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SIMPOSIUM INTERNACIONAL ENERGÍA Y SOSTENIBILIDAD
PERSPECTIVAS DE LOS BIOCARBURANTES
Mercedes Ballesteros Perdices Jefe de la Unidad
de Biomasa División de Energías
Renovables Departamento Energía CIEMAT
Madrid, 16 de junio 2008
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BIOMASA COMO RECURSO ENERGÉTICO
Recurso energético abundante Producción total de
biomasa en la biosfera 220 x 109 toneladas al año
? 3,2 x 1018 Kj/año
Objetivos a 2010 Objetivos 2020
Requerido 130 Mtep Estimado 180 Mtep Requerido 210-250 Mtep Estimado 300 Mtep

• BIOMASA COMO RECURSO ENERGÉTICO
• Permite un cierto grado de almacenamiento
• Flexible Se transforma de varias maneras
• Se dirige a diferentes usos

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PROCESOS TRANSFORMACIÓN

• APLICACIONES DE LA ENERGÍA DE LA BIOMASA
• TÉRMICA
• GENERACIÓN DE ELECTRICIDAD
• BIOCARBURANTES

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SITUACIÓN ACTUAL

• Sector transporte
• 30 del consumo energético en la UE
• 21 de las emisiones de efecto invernadero
• Dependencia en combustibles fósiles
• 98 del total
• Alto nivel de importaciones

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EMISIONES DE GEI EN LA UE-25 POR SECTORES
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ALTERNATIVAS TECNOLÓGICAS
OPCIONES Biocombustibles, gas natural,
hidrógeno, coches eléctricos,
coches híbridos, metanol, dimetileter, diesel
(gas), GLP.
CRITERIOS Precio, distribución, inversiones,
medioambiente, seguridad de
suministro
Sólo 3 opciones tienen un volumen
potencial de más del 5
Hidrógeno
Biocarburantes
Gas natural
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SITUACIÓN ACTUAL

• Legislación - Directiva sobre
  biocarburantes- Mayo 2003 (2 en 2005 y 5,75
  en 2010) - Directiva sobre imposición de
  productos energéticos- Oct. 2003 (permite
  reducir o eliminar el impuesto de
  hidrocarburos)
• Iniciativas recientes
• - Decisión de Consejo de Marzo de 2007
  proponiendo un 10 de sustitución en 2020
• - Propuesta de BIOFRAC del 25 de
  sustitución en 2030

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EMISIONES DE CO2 PREVISTAS EN LA UE (PERIODO
1990-2030)
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PRODUCCIÓN MUNDIAL DE BIOCARBURANTES
Los biocarburantes más usados en transporte son
bioetanol y biodiesel El mercado del etanol es
10 veces mayor que el del biodiesel
La producción de biocarburantes está muy
concentrada
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INDUSTRIA DE BIOCARBURANTES BASADA EN CULTIVOS
TRADICIONALES

• Materias ricas en azúcar maíz, caña de azúcar,
  cereal, remolacha
• Oleaginosas soja, colza, girasol, palma
• MATERIA PRIMA EN COMPETENCIA CON LOS
• PRODUCTOS ALIMENTARIOS

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MALA IMAGEN MEDIÁTICA
Muchas voces en contra de los
biocarburantes Preocupación por los precios
de los alimentos, deforestación, disponibilidad
de agua, dudas acerca del balance de CO2,
etc. Publicaciones de la FAO y la
OCDE Posición de las ONGs que
deben ser analizadas
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La Comisión Europea establecerá requisitos muy
estrictos en la producción de biocarburantes
para evitar cualquier impacto medioambiental o
social negativo. Certificación obligatoria
o los biocarburantes no contabilizarán o no
tendrán incentivos fiscales Mínimo
porcentaje de reducción de GEI (valor o
método de cálculo estándar) No
incentivar el cambio del uso de la tierra en
zonas de alta biodiversidad
LA CERTIFICACIÓN ES PARTE DE LA SOLUCIÓN
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HOJA DE RUTA DE LAS TECNOLOGÍAS
Fuente Biofuels in the EU A vision for 2030 and
beyond
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Por qué B2G?

• No competencia con el sector alimentario
• Mayor rango de materias primas
• Mayores rendimientos por hectárea
• Mayores rendimiento energéticos
• No existe una clara división entre
  biocarburantes de 1ª y 2ª generación
• Se puede considerar como biocarburantes de 2ª
  generación
• aquellos que
• Utilizan materias primas no convencionales (ej.
  Lignocelulosa)
• Se obtienen a partir de procesos complejos (ej.
  Fischer-Tropsch)

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RUTAS DE CONVERSIÓN
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SITUACIÓN DE LOS PROCESOS
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PROCESO BTL
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INSTALACIONES (15-45 Mw térmicos) DE BTL EN
EUROPA
CHOREN INDUSTRIES (Alemania) Madera CHEMREC
A.B. (Suecia) Utiliza las lejías
negras ECN SHELL (Holanda) Diversas
materias primas
VARNAMO IGCC (Suecia) Madera GUISSING
CHP (Austria) Materiales herbáceos
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OBTENCIÓN DE ETANOL MEDIANTE HIDRÓLISIS ENZIMATICA
Biomasa Lignocelulósica
celulasas
Microorganismo fermentativo
Recuperación de producto
Hidrólisis enzimática
Fermentación
ETANOL
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PRETRATAMIENTO DE LA BIOMASA LIGNOCELULÓSICA

• OBJETIVOS
• Bajo consumo energético
• Bajos costes de inversión
• Versatilidad
• Reactivos baratos
• Desarrollo comercial

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HIDRÓLISIS ENZIMÁTICA

• OBJETIVOS
• Incrementar la tasa de conversión (enzimas más
  activas)
• Utilizar menos enzimas (nuevas mezclas)
• Enzimas más baratas (nuevos microorganismos)

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FERMENTACIÓN A ETANOL
Hemicelulosa

• OBJETIVOS
• Buenos rendimientos en producción de etanol
• Resistencia a inhibidores
• Capaces de utilizar todos los azúcares (C5 y
  C6)

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OBTENCIÓN DE ETANOL COMBUSTIBLE PROCESO CIEMAT
Molienda Tamaño de partícula entre 15-30 mm
Pretratamiento Autohidrólisis con agua
(190-230ºC, 1-10 min)
Hidrólisis y fermentación simultáneas a 42ºC y 72
h Celulasas comerciales y microorganismo
termotolerante (Kluyveromyces marxianus CECT
10875)
Condiciones de proceso Concentración inicial
de sustrato 10 Carga enzima 15 FPU/g
celulosa Rendimiento en glucosa 70
Rendimiento en xilosa
50 Concentración de etanol 2-3 (p/p)
Y PROCESO APROX. 6 kg biomasa/litro etanol
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OBTENCIÓN DE ETANOL COMBUSTIBLE PROCESO CIEMAT
Molienda Tamaño de partícula entre 15-30 mm
Pretratamiento Autohidrólisis (190-230ºC, 1-10
min)
Hidrólisis y fermentación simultáneas a 42ºC y 72
h Celulasas comerciales y microorganismo
termotolerante (Kluyveromyces marxianus CECT
10875)
Condiciones de proceso Concentración inicial
de sustrato 10 20
Carga enzima 15 FPU/g celulosa
5 FPU/g Rendimiento en glucosa 70

90 Rendimiento en xilosa 50
70 Concentración de etanol 2-3
(p/p) 4
Y PROCESO APROX. 7 kg biomasa/litro etanol
5 kg/l
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PLANTAS DE DEMOSTRACION DE BIOETANOL DE 2ª
GENERACIÓN POR VÍA BIOQUÍMICA EN EUROPA
Localización Propietario Tipo pretratamiento Materia prima Capacidad
Lyngby Dinamarca BioGasol Oxidación húmeda Paja de trigo, residuos de madera 45 l etanol/día
Örnsköldsvik Suecia SEKAB Hidrólisis ácida diluida Madera de coníferas, paja cereal 300-400 l etanol/día
LAlcudia Valencia IMECAL Hidrólisis ácida diluida Residuos agroalimentarios y urbanos 4 t residuo/día
Babilafuente (Salamanca) Abengoa Explosión con vapor Paja de trigo 5 M l etanol/año
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BIOETANOL LIGNOCELULOSICO EN EE.UU. UNA
REALIDAD?

• POET (Iowa) 35 mm gal/año
• Iogen Biorefineries Inc. (Idaho) 250 MM gal/año
• Abengoa Bioenergy (Kansas) 11,4 MM gal/año ee
• ALICO Inc. (Florida) 13,9 MM gal/año ee H2
• Range Ful Inv. (Georgia) 40 MM gal/año 9 MeOH
• BlueFire Inc. (California) 90 MM gal/año

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REFLEXIONES FINALES

• Las tecnologías de segunda generación están en el
  camino hacia la comercialización
• Existen necesidades de avances tecnológicos que
  reduzcan los costes de producción del bioetanol
  para que sea competitivo con la gasolina
• La investigación básica, aplicada, el desarrollo
  y la demostración deben realizarse de manera
  coordinada

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Muchas gracias por su atención
m.ballesteros_at_ciemat.es