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LA CUESTIÓN DE LOS BIOCARBURANTES Colegio de Físicos 8 de mayo de 2008 Emilio Menéndez Pérez Universidad Autónoma de Madrid.

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1 LA CUESTIÓN DE LOS BIOCARBURANTES Colegio de Físicos 8 de mayo de 2008 Emilio Menéndez Pérez Universidad Autónoma de Madrid

2 El desarrollo de la agricultura energética es una cuestión global. Nos va a afectar a todos + Nace en Brasil en los años setenta. 1ª crisis del petróleo - Aspectos positivos y negativos. Empleo En la actualidad retorna en la 2ª crisis de petróleo ¿Definitiva? + Algunos valoran mucho la reducción de emisiones de CO 2 - Queda compensada por otros daños ambientales Definitivamente la razón es la mayor demanda de carburantes + Unido a las incertidumbres del mercado del petróleo - En las dos gráficas siguientes hay algunos datos

3 Biomasa: La productividad agrícola media es de 1 tep por Ha. Sólo una pequeña parte de la superficie se puede dirigir a agroenergía. Biomasa: La productividad agrícola media es de 1 tep por Ha. Sólo una pequeña parte de la superficie se puede dirigir a agroenergía. La biomasa como combustible de uso directo tiene un buen rendimiento. La generación de electricidad sólo es una opción para ciertos casos La biomasa como combustible de uso directo tiene un buen rendimiento. La generación de electricidad sólo es una opción para ciertos casos Biocarburantes: Es preciso asumir que sólo pueden ser una parte pequeña de nuestra demanda de carburantes para transporte. Menos del 10% del total. La agroenergía no debe suponer una agresión al entorno natural, ni tampoco a las poblaciones que hoy viven en esas potenciales zonas de cultivo. Atención al comercio internacional de materias primas. Biocarburantes: Es preciso asumir que sólo pueden ser una parte pequeña de nuestra demanda de carburantes para transporte. Menos del 10% del total. La agroenergía no debe suponer una agresión al entorno natural, ni tampoco a las poblaciones que hoy viven en esas potenciales zonas de cultivo. Atención al comercio internacional de materias primas.

4 Petróleo Biocarburantes Gas Natural Carbón Participación en el suministro de carburantes al año 2030 Millones de tep/año Demanda de carburantes: millones tep/a Oferta: Petróleo, previsiblemente crecerá al 1% anual Biocarurantes, incidencia ambiental y social Gas natural, opción de los países exportadores Carbón, una alternativa de reserva Demanda de carburantes: millones tep/a Oferta: Petróleo, previsiblemente crecerá al 1% anual Biocarurantes, incidencia ambiental y social Gas natural, opción de los países exportadores Carbón, una alternativa de reserva

5 ,4 millones de barriles/día Extracción de crudo MM bbl/d Reservas Mexicanas: Año ,6 billion bbl Año ,7 billion bbl Reservas Mexicanas: Año ,6 billion bbl Año ,7 billion bbl México aporta petróleo para su propio consumo y hacia la exportación a Estados Unidos y otros muchos países, entre los que están Guatemala y España. En la segunda década de este siglo habrá que contar con los biocarburantes para suplir esa previsible menor extracción en México y quizás una demanda mayor que la actual. México aporta petróleo para su propio consumo y hacia la exportación a Estados Unidos y otros muchos países, entre los que están Guatemala y España. En la segunda década de este siglo habrá que contar con los biocarburantes para suplir esa previsible menor extracción en México y quizás una demanda mayor que la actual. - Hay recursos adicionales de petróleo en el Golfo de México, a m de profundidad. - Su extracción es posible, pero requiere nuevas tecnologías e Inversiones significativas. El problema de la disminución de la extracción de crudo en México es un primer dato a considerar

6 EL MIEDO ACTUAL A LA DISPONIBILIDAD DE PETRÓLEO Año 2007, demanda global 86,13 millones de bbl día + Oferta de los países de la OPEP …………..…. 34,40 M bbl/d + Oferta de otros países ……………………..…… 54,83 M bbl/d - Exceso de cobertura …………. 3,6% Año 2012, demanda previsible 95,82 millones de bbl día + Oferta necesaria de los países de la OPEP …. 38,36 M bbl/d + Oferta previsible de otros países ……………… 59,64 M bbl/d - Exceso de cobertura …………. 2,3% EL MIEDO ACTUAL A LA DISPONIBILIDAD DE PETRÓLEO Año 2007, demanda global 86,13 millones de bbl día + Oferta de los países de la OPEP …………..…. 34,40 M bbl/d + Oferta de otros países ……………………..…… 54,83 M bbl/d - Exceso de cobertura …………. 3,6% Año 2012, demanda previsible 95,82 millones de bbl día + Oferta necesaria de los países de la OPEP …. 38,36 M bbl/d + Oferta previsible de otros países ……………… 59,64 M bbl/d - Exceso de cobertura …………. 2,3%

7 BIOETANOL: Aditivo, ETBE, en la formulación de las gasolinas. Mezcla de hasta un 20% del carburante. Utilización en forma de carburante único BIOETANOL: Aditivo, ETBE, en la formulación de las gasolinas. Mezcla de hasta un 20% del carburante. Utilización en forma de carburante único Materias diversas: Caña de azúcar Maíz y otros cereales Tubérculos ¿Paja y otras partes aéreas de las plantas? ¿Madera y leñas? ¿Residuos? ¿Algas y otros? Materias diversas: Caña de azúcar Maíz y otros cereales Tubérculos ¿Paja y otras partes aéreas de las plantas? ¿Madera y leñas? ¿Residuos? ¿Algas y otros? Semillas oleaginosas: Soja Girasol Colza Palma ¿Jatropa? Semillas oleaginosas: Soja Girasol Colza Palma ¿Jatropa? Aceite Alcohol BIODIESEL: Mezcla con gasóleo Utilización en forma de carburante único BIODIESEL: Mezcla con gasóleo Utilización en forma de carburante único Torta alimenticia para el ganado Fermentación Hidrólisis

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10 LAS DEMANDAS DE BIOCARBURANTES SON DIFERENTES: Los países de América demandan más gasolina + Buscan bioetanol en primer lugar - Brasil y Estados Unidos Los países de Europa consumen más gasóleo + Se interesan por el biodiesel - Alemania y Austria Se incorporan otros países de alto crecimiento de consumo + China e India

11 Primeras previsiones al año 2030 Consumo mundial: 92,4 millones de tep de biocarburantes Primeras previsiones al año 2030 Consumo mundial: 92,4 millones de tep de biocarburantes En la actualidad se puede sugerir para el año 2030: El consumo mundial de biocarburantes puede ser 300 millones de tep La Unión Europea consumirá en torno al 15% de ese total Estados Unidos puede consumir el 20% de la producción mundial América Latina consumirá posiblemente la cuarta parte de su propia producción, la cual alcanzará los 150 millones de tep La producción de biocarburantes de segunda generación se acercará a los 100 millones de tep En la actualidad se puede sugerir para el año 2030: El consumo mundial de biocarburantes puede ser 300 millones de tep La Unión Europea consumirá en torno al 15% de ese total Estados Unidos puede consumir el 20% de la producción mundial América Latina consumirá posiblemente la cuarta parte de su propia producción, la cual alcanzará los 150 millones de tep La producción de biocarburantes de segunda generación se acercará a los 100 millones de tep

12 BIOCARBURANTES EN ESPAÑA: Año 2010 se ha de llegar a un consumo de 2 millones de tep, en el 2020 deberá ser de 4 millones de tep En la actualidad se producen 300 millones de litros de bioetanol + Debería llevarse a millones con cultivos propios Es factible obtener unos millones de litros de biodiesel con cultivos de plantas oleaginosas y recuperación de aceites usados Es previsible una importación de biodiesel, o de materias primas o semiproductos, equivalente a millones de litros de carburante El desarrollo de las tecnologías de segunda generación podría abrir el camino a una producción propia de hasta millones de litros de bioetanol, no antes del año BIOCARBURANTES EN ESPAÑA: Año 2010 se ha de llegar a un consumo de 2 millones de tep, en el 2020 deberá ser de 4 millones de tep En la actualidad se producen 300 millones de litros de bioetanol + Debería llevarse a millones con cultivos propios Es factible obtener unos millones de litros de biodiesel con cultivos de plantas oleaginosas y recuperación de aceites usados Es previsible una importación de biodiesel, o de materias primas o semiproductos, equivalente a millones de litros de carburante El desarrollo de las tecnologías de segunda generación podría abrir el camino a una producción propia de hasta millones de litros de bioetanol, no antes del año 2020.

13 Los biocarburantes han de atender dos demandas básicas: + Gasolina.- Viene de vegetales con azúcares + Diesel.- Se obtienen de vegetales con aceites Los biocarburantes se pueden utilizar en mezclas + Como carburante único demanda adaptaciones en los vehículos La caña de azúcar la remolacha y el maíz dan bietanol con alta productividad La palma africana es el cultivo más productivo para obtener biodiesel

14 Aquellos que mueven el mercado de biocarburantes dicen que hay mucha tierra disponible para nuevos cultivos + ¿2.000 millones de hectáreas? - ¿Quitando bosque y matorrales? - Escorrentías en las grandes lluvias Plantean acciones de cultivo en: América Latina, en África y en ciertas partes de Asia + América Latina será en el futuro continente de los cultivos energéticos para biocarburantes + ¿Quiénes podrán los límites del dibujo?¿Como?

15 Superficie arable o con cultivos permanentes: Mill. Ha La superficie arable y con cultivos permanentes sólo podría darnos algo más de las dos terceras partes del consumo de carburantes. Se estima que hay millones de Ha de tierras degradadas, un 15% de la superficie mundial. Es preciso recuperarlas aunque el nivel de producción en ellas sea bajo. ¿Agrocarburantes de segunda generación?

16 La producción mundial de caña es algo más de millones de t. Se cultivan más de 20 Mill. Ha El 90% de la producción brasileira de caña de azúcar se destina a la obtención de bioetanol. El bagazo se aprovecha para suministrar energía a los ingenios de obtención de etanol y verter electricidad a la red. El 90% de la producción brasileira de caña de azúcar se destina a la obtención de bioetanol. El bagazo se aprovecha para suministrar energía a los ingenios de obtención de etanol y verter electricidad a la red.

17 La producción mundial de maíz se sitúa en unos: 700 Millones de t El 15% del maíz se destina a producir bioetanol, básicamente en Estados Unidos, donde se producen unos millones de l/a. Las previsiones en USA es llegar a obtener unos millones de l/a en el año El 15% del maíz se destina a producir bioetanol, básicamente en Estados Unidos, donde se producen unos millones de l/a. Las previsiones en USA es llegar a obtener unos millones de l/a en el año 2010.

18 Producción mundial Millones de toneladas China India Iberoamérica África Subsahariana Resto del Mundo África Subsahariana Iberoamérica India China Maíz Arroz Trigo La superficie cultivada para obtener estos tres cereales es de 500 millones de Ha. La producción potencial de etanol que con ella se podría obtener equivaldría a la cuarta parte del consumo mundial de carburantes. La superficie cultivada para obtener estos tres cereales es de 500 millones de Ha. La producción potencial de etanol que con ella se podría obtener equivaldría a la cuarta parte del consumo mundial de carburantes.

19 Los monocultivos agreden a la biodiversidad.-Cosecha de soja.- Argentina

20 Los campos de milpa, bien sean las pequeñas propiedades o aquellos ya de mayor tamaño, no pueden llevarse alegremente al abastecimiento de la demanda de carburantes. El precio de las tortillas se dispararía. Los campos de milpa, bien sean las pequeñas propiedades o aquellos ya de mayor tamaño, no pueden llevarse alegremente al abastecimiento de la demanda de carburantes. El precio de las tortillas se dispararía. Fotografías tomadas en la Carretera que va de Xelaju a Solola. Agosto de 2007

21 Cosecha de café en un país de Centro América El trabajo manual es poco competitivo, pero quizás es muy sostenible si todos apoyamos

22 Los biocarburantes convencionales chocarán con la cuestión del hambre en el mundo + Los datos hay al respecto son muy graves + Los precios de los alimentos están subiendo - Las causas son diversas, no sólo biocarburantes Pero lo más adecuado sería producir biocarburantes distintos, los denominados de segunda generación + Proceden de los residuos de la agricultura y el bosque - Paja, leñas. A veces cultivos forestales + Son más caros, pero menos agresivos al entorno social

23 En el año 2003 se estimaba que 854 millones de personas en el mundo pasaban hambre Biocarburantes, en esta situación: No es fácil pensar en agroenergía en Asia Meridional y Oriental Es difícil asumirla en África, salvo que haya planteamientos muy sociales Se puede hacer en América Latina y en América del Norte y Europa

24 Maíz Trigo Arroz Año Dólares por tonelada La subida de los precios no se debe, ni mucho menos, sólo a la creciente producción de biocarburantes. Pero influye y lo hará más en el futuro. La subida de los precios no se debe, ni mucho menos, sólo a la creciente producción de biocarburantes. Pero influye y lo hará más en el futuro. ?

25 ANTES DE SEGUIR HABLEMOS DEL HIDRÓGENO: Ya se obtiene por electrolisis. Por ejemplo de electricidad eólica + 15 kWh para el equivalente a 1 litro de gasolina - 1 euro de electricidad Muy baja densidad. Necesidad de comprimir o licuar + Se consumen 2/3 de la energía del hidrógeno - Muy caro. Más de 6 euros litro de gasolina Posibilidad de nuevas tecnologías. Energía solar + Esperar unas décadas

26 Aerogeneradores de nuevo diseño, de alta eficiencia y potencia. Gran eólica en tierra y eólica marina Inversión específica en Eólica Off Shore: Euros/kW, incluyendo planta de electrolisis para hidrógeno Conversión industrial Electricidad a la red eléctrica Producción de hidrógeno Electrolisis Hidrógeno para Automoción Electricidad en corriente continua Rendimiento: 75%

27 Densidad energética por volumen Carburantes derivados del petróleo y similares Hidrógeno líquido Hidruros metálicos Hidrógeno comprimido Densidad por peso del depósito 300 bar

28 Hidrógeno H 2 Yodo I 2 Agua H 2 O Yoduro de Hidrógeno IH Reactor de descomposición térmica ºC Reactor regenerador de yoduro de hidrógeno TECNOLOGÍA EN PRIMERA FASE DE DESARROLLO. SIN ESTIMACIÓN DE COSTES DE PRODUCCIÓN.

29 LOS BIOCARBURANTES TIENEN MOTIVACIONES VARIAS: Reducción de las emisiones de CO 2 + Esto es cierto sólo en parte. ¿Emisiones de N 2 O? - Deforestación de grandes áreas Encontrar unos carburantes al mismo precio que el petróleo + Algunos podemos pagar más - Los europeos y otros ¿Por qué no nos planteamos un Comercio Justo? + Certificados de ciclo de vida

30 Gasolina Etanol Etanol Etanol Gasóleo Biodiesel Trigo Remolacha Caña Colza Europa Europa Brasil Europa Emisiones GEI en g. CO 2 eq/km Fuente: Estudio mayo 2006 Comisión Europea.(JRC, Concawe, Eucar) Las emisiones dependen del tipo de automóvil y de los parámetros de conducción. (Velocidad) Datos válidos para automóvil de gama media y a 90 km/hora Las emisiones dependen del tipo de automóvil y de los parámetros de conducción. (Velocidad) Datos válidos para automóvil de gama media y a 90 km/hora

31 Automóvil eléctrico con baterías y carga en red Automóvil que utilice hidrógeno como carburante. No antes del año 2030 de forma comercial. Automóviles con derivados del petróleo como carburantes ¿Por qué no aceptamos los europeos un precio de los biocarburantes este rango? Coste de recorrer 100 km en automóvil en Europa. Euros, /100 km

32 ASPECTOS A CONSIDERAR EN EL CICLO DE VIDA: SEGURIDAD ALIMENTARIA + No retirar u ocupar tierras de producción de alimentos. No incidir en el aumento precio de su precios. DESARROLLO SOCIAL + Evitar la expulsión de personas y familias del ámbito rural, impulsar el mantenimiento de población en este entorno. + Condiciones adecuadas de trabajo: salario, salud y horarios. INCIDENCIA AMBIENTAL + Evitar agresiones a la biodiversidad, buen uso del agua, control de el riesgo químico, reducir la erosión, etc. ASPECTOS A CONSIDERAR EN EL CICLO DE VIDA: SEGURIDAD ALIMENTARIA + No retirar u ocupar tierras de producción de alimentos. No incidir en el aumento precio de su precios. DESARROLLO SOCIAL + Evitar la expulsión de personas y familias del ámbito rural, impulsar el mantenimiento de población en este entorno. + Condiciones adecuadas de trabajo: salario, salud y horarios. INCIDENCIA AMBIENTAL + Evitar agresiones a la biodiversidad, buen uso del agua, control de el riesgo químico, reducir la erosión, etc.

33 NECESITAMOS BIOCARBURANTES DE 2ª GENERACIÓN: Los que proceden de materias no alimentarias + Paja, astillas, otras partes aéreas de cualquier vegetal + Algas. Un tema de fuerte necesidad de I+D Ya se desarrollan para obtener bioetanol + Aplicable a la paja y a las astillas Para el biodiesel quizás podría ser pro procesos térmicos Los costes serán más elevados. Quizás hasta 2 /litro + Los países ricos lo podemos pagar

34 Bioetanol Hidrólisis de intensidad fuerte, ácida o enzimática Hidrólisis de acción moderada, enzimática Fermentación (+F) Caña de azúcar. Brasil, y posible extensión a otros países tropicales Cereal u otras materias con almidón libre. Tres plantas en España a partir de cereal. Opción para utilizar tubérculos, patacas. Materias con celulosa: astillas, paja, etc. I+D en el CIEMAT España, Chile, Canadá

35 BICARBURANTES DE SEGUNDA GENERACIÓN, PARÁMETROS: Materia prima ……………………………………………… Paja de cereal + En su momento zuro de maíz o de caña de azúcar Capacidad de tratamiento ……………………………… t/a + Proviene de …………………… a Ha de cultivo Producción ………………………………………… 44 millones de litros litros de bioetanol por t de paja o materia similar Inversión ………………………………………… 40 millones de dólares + Se reducirá con el aprendizaje y la economía de escala BICARBURANTES DE SEGUNDA GENERACIÓN, PARÁMETROS: Materia prima ……………………………………………… Paja de cereal + En su momento zuro de maíz o de caña de azúcar Capacidad de tratamiento ……………………………… t/a + Proviene de …………………… a Ha de cultivo Producción ………………………………………… 44 millones de litros litros de bioetanol por t de paja o materia similar Inversión ………………………………………… 40 millones de dólares + Se reducirá con el aprendizaje y la economía de escala


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