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UBBMP Bioquímica y Biología Molecular de Plantas El potencial de la agricultura para suministrar materia prima para la producción de biocombustibles Víctor.

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Presentación del tema: "UBBMP Bioquímica y Biología Molecular de Plantas El potencial de la agricultura para suministrar materia prima para la producción de biocombustibles Víctor."— Transcripción de la presentación:

1 UBBMP Bioquímica y Biología Molecular de Plantas El potencial de la agricultura para suministrar materia prima para la producción de biocombustibles Víctor M. Loyola-Vargas

2 UBBMP Bioquímica y Biología Molecular de Plantas Si los biocombustibles van a ayudar en la lucha contra el cambio climático, deberán ser hechos de materiales más apropiados y de mejor forma 2 Tollefson, Nature, 451: 880 – 883, (2008)

3 UBBMP Bioquímica y Biología Molecular de Plantas Introducción

4 Historia & Futuro 4 Biocombustibles 1 a Generación 2 ª Generación AccionesAcciones CultivosMaíz Caña de A BiomasaDesechosSwitchgrassMiscanthuAlgas Ing. GenéticaButanol

5 UBBMP Bioquímica y Biología Molecular de Plantas Biocombustibles

6 Opciones de combustibles alternos Biogas.Biogas. Metanol.Metanol. Etanol.Etanol. Aceites vegetales.Aceites vegetales. 6

7 UBBMP Bioquímica y Biología Molecular de Plantas Plantas El desarrollo de los aceites vegetales como combustibles líquidos tiene varias ventajas sobre otras alternativas:El desarrollo de los aceites vegetales como combustibles líquidos tiene varias ventajas sobre otras alternativas: –Las tecnologías de extracción y procesamiento son fáciles y simples y sólo se requiere equipo convencional de bajo uso de energía. –Las propiedades del combustible obtenido son muy cercanas al petrodiésel. –Los aceites vegetales son renovables. –Siendo líquidos, estos aceites son fácilmente portables, son estables y no son peligrosos en su manejo. 7

8 UBBMP Bioquímica y Biología Molecular de Plantas Plantas –El producto de desecho puede ser utilizado después. –El cultivo de estas plantas productoras de aceite se puede llevar a cabo en un amplio rango de localizaciones geográficas y condiciones climáticas. –El biodiésel se puede usar directamente en los motores de ignición por compresión sin ninguna modificación sustancial del motor. –El biodiésel no contiene azufres, y por lo tanto no hay producción de óxidos de azufre. 8

9 UBBMP Bioquímica y Biología Molecular de Plantas Biodiesel 9 En 1890s Rudolf Diesel utilizó aceite refinado de peanut (si bien no el tipo de alquil ésteres que ahora se definen como biodiésel) en sus primitivos motores diésel. Él dijo en 1912: …..the use of vegetable oils for engine fuels may seem insignificant today. But such oils may become in the course of time as important as the petroleum and coal tar products of the present time…...

10 UBBMP Bioquímica y Biología Molecular de Plantas Historia En la exposición de París del año 1900, se corrió un motor Diesel, construido por la compañía French Otto, con sólo aceite de peanut.En la exposición de París del año 1900, se corrió un motor Diesel, construido por la compañía French Otto, con sólo aceite de peanut. 10 Walton, J., The Fuel Possibilities of Vegetable Oils, Gas Oil Power 33: 167– 168, (1938); Chem. Abstr. 33: 8336 (1939). Pacheco Borges, G., Use of Brazilian Vegetable Oils as Fuel, Anais Assoc. Quím. Brasil 3: 206–209 (1944); Chem. Abstr. 39: (1945). Chowhury, D.H., S.N. Mukerji, J.S. Aggarwal, and L.C. Verman, Indian Vegetable, Fuel Oils for Diesel Engines, Gas Oil Power 37: 80–85 (1942); Chem. Abstr. 36: (1942).

11 UBBMP Bioquímica y Biología Molecular de Plantas Historia Se han investigado varios vegetales de origen indio que producen aceites (peanut, karanj, punnal, polang, castor, kapok, mahua, algodón, colza, cocotero, y sesame) como combustibles.Se han investigado varios vegetales de origen indio que producen aceites (peanut, karanj, punnal, polang, castor, kapok, mahua, algodón, colza, cocotero, y sesame) como combustibles. Walton sumarizó los resultados de 20 vegetales que producen aceites (castor, grape seed, maíz, camelina, pumpkinseed, haya, colza, lupino, chícharo, amapola, peanut, hemp, linaza, castaña, girasol, palma aceitera, olivo, soya, algodón, and shea butter).Walton sumarizó los resultados de 20 vegetales que producen aceites (castor, grape seed, maíz, camelina, pumpkinseed, haya, colza, lupino, chícharo, amapola, peanut, hemp, linaza, castaña, girasol, palma aceitera, olivo, soya, algodón, and shea butter). 11

12 UBBMP Bioquímica y Biología Molecular de Plantas ¿Qué es el Biodiésel? 12 Biodiésel es el producto obtenido de la reacción entre el aceite de los vegetales, como el de soya, con metanol en la presencia de un catalizador. Por lo tanto, es una mezcla de ésteres de metilo de los ácidos grasos que componen el aceite original. Biodiésel es un combustible alternativo derivado de aceites vegetales o grasas animales. La transesterificación de un aceite o grasa con un alcohol, en la mayoría de los casos metanol, rinde los correspondientes monoalquil ésteres, los cuales se definen como biodiésel.

13 UBBMP Bioquímica y Biología Molecular de Plantas Biodiésel El biodiésel puede ser producido a partir de una gran variedad de materias primas. Estas materias primas incluyen la mayoría de los aceites vegetales (p. e., soya, algodón, palma de aceite, peanut, colza, giraflor, cártamo, cocotero) y grasas animales, así como aceites de desecho. La materia prima depende en gran medida de la geografía.El biodiésel puede ser producido a partir de una gran variedad de materias primas. Estas materias primas incluyen la mayoría de los aceites vegetales (p. e., soya, algodón, palma de aceite, peanut, colza, giraflor, cártamo, cocotero) y grasas animales, así como aceites de desecho. La materia prima depende en gran medida de la geografía. 13

14 UBBMP Bioquímica y Biología Molecular de Plantas Biodiésel El biodiésel tiene varias ventajas distintivas comparado con el petrodiésel:El biodiésel tiene varias ventajas distintivas comparado con el petrodiésel: –Proviene de un recurso local renovable. –Es biodegradable. –Reducción de la mayoría de las emisiones (con la excepción de los NOx). –Mayor punto de inflamación, lo que lleva a un almacenaje y manejo más seguro. 14

15 UBBMP Bioquímica y Biología Molecular de Plantas Ventajas –Excelente lubricidad, un hecho que está ganando importancia con el surgimiento del petrodiésel de bajo contenido de azufre, el que tiene menos lubricidad. La adición de biodiésel a bajos niveles (1– 2%) restaura la lubricidad. 15

16 UBBMP Bioquímica y Biología Molecular de Plantas Viabilidad económica Actualmente, la producción de biodiésel no es económicamente viable a menos de que tenga un subsidio.Actualmente, la producción de biodiésel no es económicamente viable a menos de que tenga un subsidio. El petrodiésel cuesta menos que el biodiésel, por lo que su producción sólo se justifica en una emergencia o por una disminución en la producción de petrodiésel.El petrodiésel cuesta menos que el biodiésel, por lo que su producción sólo se justifica en una emergencia o por una disminución en la producción de petrodiésel. Algunos autores han establecido que el biodiésel prodría competir con el petrodiésel si se produce en cooperativas.Algunos autores han establecido que el biodiésel prodría competir con el petrodiésel si se produce en cooperativas. 16

17 UBBMP Bioquímica y Biología Molecular de Plantas Viabilidad económica Varios estudios han identificado que el precio de la materia prima es por mucho uno de los factores más significativos que afectan la viabilidad económica de la manufactura del biodiésel.Varios estudios han identificado que el precio de la materia prima es por mucho uno de los factores más significativos que afectan la viabilidad económica de la manufactura del biodiésel. Aproximadamente del 70 – 95% del costo total de la producción de biodiésel proviene del costo de la materia prima.Aproximadamente del 70 – 95% del costo total de la producción de biodiésel proviene del costo de la materia prima. Para producir un biodiésel competitivo, el precio de la materia prima es un factor que necesita ser tomado en cuenta.Para producir un biodiésel competitivo, el precio de la materia prima es un factor que necesita ser tomado en cuenta. 17

18 UBBMP Bioquímica y Biología Molecular de Plantas Viabilidad económica Los aceites comestibles son demasiado valiosos para la alimentación humana para mover automóviles. Así, el énfasis deberá darse en el uso de los aceites no comestibles y aceites ya utilizados.Los aceites comestibles son demasiado valiosos para la alimentación humana para mover automóviles. Así, el énfasis deberá darse en el uso de los aceites no comestibles y aceites ya utilizados. 18

19 UBBMP Bioquímica y Biología Molecular de Plantas Aceites no comestibles EspecieFamiliaLugarAceiteRef Jatropha curcasEuphorbiaceaeMexico55% Salvadora oleoides; S. persica, S. indicaSalvadoraceaeIndia, Pakistan Ricinus communisEuphorbiaceae Gossypium arboreum, G. herbaceum, G. hirsutum, G. barbadense Malvaceae Cuphea carthagenensis, C. painter, C. ignea, C. viscosissima Lythraceae30–36% Pongamia pinnata, P. glabra, Cytisus pinnatus, Derris indica, Galedupa indica LeguminaceaeAsia27 – 39% Linum usitatissimumLinaceaeWest Asia30 – 40% Madhuca indicaSapotaceaeIndia35% Calophyllum inophyllumGuttiferaeMalaysia60.1% Azadirachta indicaMeliaceaeDry tropical forest33 – 45% Hevea brasiliensisEuphorbiaceaeBrazil40% Dipteryx odorataLeguminacea46% Dorado M. P., Raw Materials to Produce Low-Cost Biodiesel, in Biofuels refining and performance, ed. A. Nag, 107 – 147, (2008). 19

20 UBBMP Bioquímica y Biología Molecular de Plantas Jatropha curcas

21 UBBMP Bioquímica y Biología Molecular de Plantas La planta Familia: EuphorbiaceaeFamilia: Euphorbiaceae Género: JatrophaGénero: Jatropha Especie: curcasEspecie: curcas 21

22 UBBMP Bioquímica y Biología Molecular de Plantas Distribución global de J. curcas 22 King A. J. et al., JEB, In press, (2009)

23 UBBMP Bioquímica y Biología Molecular de Plantas Estatus actual de proyectos de Jatropha 23

24 UBBMP Bioquímica y Biología Molecular de Plantas La planta 24

25 UBBMP Bioquímica y Biología Molecular de Plantas México Veracruz Morelos 25

26 UBBMP Bioquímica y Biología Molecular de Plantas La semilla 26 King A. J. et al., JEB, In press, (2009)

27 UBBMP Bioquímica y Biología Molecular de Plantas Perfil de ácidos grasos de aceites NC Fatty acid 1 Jc 2 Cc 3 Gh 4 Pp 5 Lu 6 Mi 7 Ci 8 Ai 9 Gm Caprílico (C8:0) Cáprico (10:0)18 Láurico (C12:0) Mirístico (C14:0) Palmítico (C16:0) – Palmitoleico (C16:1) Estearico (C18:0) – Oleico (C18:1) – – Linoleico (C18:2) – Linolenico (C18:3) Araquídico (C20:0) Gadoleico (C20:1) Lignocérico Otros2.7 Dorado M. P., Raw Materials to Produce Low-Cost Biodiesel, in Biofuels refining and performance, ed. A. Nag, 107 – 147, (2008) de Oliveira et al., Biomass Bioenerg. (2008), In press.

28 UBBMP Bioquímica y Biología Molecular de Plantas Distribución de C en aceites vegetales (PF%) John R. Wilson and Griffin Burgh, Energizing Our Future: Rational Choices for the 21st Century, 219 – 244, (2008). 28

29 UBBMP Bioquímica y Biología Molecular de Plantas Otras alternativas Biodiésel.Biodiésel. –Palma aceitera. –Cocotero. Biomasa.Biomasa. –Arroz. –Desechos agrícolas. Industria citrícola.Industria citrícola. Industria maderera.Industria maderera. Agricultura.Agricultura. 29


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