UNIDAD 1 Generalidades sobre los Biocombustibles
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Unidad Generalidades sobre los biocombustibles 1 El uso de la energía de origen fósil ha sido necesaria para el desarrollo socioeconómico de las diferentes regiones del mundo, pero también ha tenido impactos económicos y en el medio ambiente. Esta contradicción ha generado un espacio de estudio e investigación en muchos países del mundo. En el mundial se están tomando medidas para mejorar la eficiencia energética, descubrir y utilizar nuevas fuentes de energía renovables y tecnologías energéticas más avanzadas y menos contaminantes. Es en este momento donde el tema de la bioenergía y, por ende, de los biocombustibles ha tomado significancia a nivel mundial. Dimensión Y Alcances De Las Oportunidades En El Sector Biocombustibles Esta unidad está diseñada para que usted como estudiante tenga una idea general de lo que es un biocombustible, cuáles son sus clases y las características generales del etanol, biodiesel, biomasa y biogás. Además de lo anterior, usted podrá encontrar las ventajas y desventajas de la producción y comercialización de los biocombustibles y tener elementos de juicio para asumir una postura crítica al respecto y proponer acciones concretas. Para lograr una visión más detallada de la temática que aquí se presenta se le recomienda dar una mayor utilización a Internet como herramienta educativa visitando las páginas que se le indican. Esta actitud de consulta favorecerá los procesos de comprensión y aprendizaje Módulo 8 Con respecto a lo anterior Alexander Muller, Subdirector General para el Departamento de Desarrollo Sostenible, FAO afirma que: “El mundo ya empieza a renunciar al consumo del petróleo y, dentro de 15 o 20 años, el biocombustible podría cubrir la cuarta parte de la demanda global de energía”1 • Indague sobre las ventajas y desventajas en la elaboración y uso de los diferentes biocombustibles. o Identifique la influencia de la producción de biocombustibles con respecto a la seguridad alimentaria. Propósitos de formación A partir del estudio y actividades en esta unidad usted podrá: Conocer los elementos teóricos y de contexto fundamentales que componen el tema de los biocombustibles. Para el logro de este propósito se requiere que usted: • Identifique los diferentes tipos de biocombustibles que se pueden elaborar en función de las diversas materias primas con las que se puede contar. • Reconozca el impacto ambiental del uso de los biocombustibles. 1 Bioenergía Sostenible un marco para la toma de decisiones. Naciones Unidas. ONU-Energía Criterios de Evaluación: • Identificar los diferentes tipos de biocombustibles que se pueden elaborar en función de las diversas materias primas con las que se puede contar. • Indagar sobre las ventajas y desventajas en la elaboración y uso de los diferentes biocombustibles. • Identificar la influencia de la producción de biocombustibles con respecto a la seguridad alimentaria. • Reconocer el impacto ambiental del uso de los biocombustibles Módulo Dimensión Y Alcances De Las Oportunidades En El Sector Biocombustibles 9 Contenidos. Según la ANDI el mercado farmacéutico internacional alcanzará un trillòn de dólares para el año 2014 (fuente IMS health, Market Prognosis, Mar 2010). Los pronósticos más optimistas dan cuenta que ese crecimiento estará jalonados por los países emergentes de Latinoamérica representados por Mexico, Brasil, Venezuela, Argentina y países del sudesteasiatico, por su parte JAPON, USA y EUROPA otrora líderes del mercado farmacéutico no contribuirán mucho con éste crecimiento. Se estima que el crecimiento en ventas de los países emergentes se ubique entre el 11% y el 14 % mientras que el crecimiento de JAPON Y EUROPA estarà entre el 1-4% y 3-6% respectivamente, por su parte USA decrece entre un -1 a -2%. Módulo Dimensión Y Alcances De Las Oportunidades En El Sector Biocombustibles 10 Las ventas del mercado farmacéutico latinoamericano tienen a Brasil como su principal exponente, seguido por Mexico, Venezuela y Argentina. Eso significa que la mayor parte del mercado la tiene Brasil con aproximadamente un 40%, seguido por Mexico (22%), Venezuela (16%), Argentina (9,6%). Colombia tiene aproximadamente un 4.7% del mercado farmacéutico latinoamericano, lo cual en pesos representa aproximadamente 3.5 billones. Según IMS Health en el año 2.016 el mercado colombiano será de 6.5 billones de los cuales el 40% serán medicamentos pagados por los pacientes y el 60% corresponderá al mercado institucional (Hospitales y Clinicas). Por otro lado cabe anotar que el mercado farmacéutico colombiano importa aproximadamente 3.5 veces el valor de sus exportaciones en productos farmacéuticos y los países de donde provienen la mayoría de esas importaciones son en su orden Usa, Alemania, Suiza, Italia, Francia, Mexico e India. Como pueden ver estimados estudiantes hay una gran oportunidad laboral en éste segmento del mercado debido a su permanente crecimiento. Los invito a prepararse para que ustedes puedan ser protagonistas principales en los cambios que se avecinan en éste importante mercado el cual es de vital importancia en el desarrollo económico de nuestro país. Antes de abordar la primera sesión y con el fin de comprender la dinámica del módulo es importante que conozcamos aspectos generales relacionados con mercadeo. El Mercadeo en términos simples se define como un proceso donde un grupo de personas crean productos y servicios los cuales ponen al alcance de otro grupo de personas que pagan por ellos para satisfacer sus deseos y necesidades. Ese grupo de personas que crean el producto ya sea un bien o un servicio tienen por objetivo fundamental “vender”, para producir rentabilidad, por lo tanto para que ese objetivo se cumpla debe conocer y comprender muy bien al segmento al cual va dirigido el producto, de tal manera que el producto creado le pueda cumplir al target. Para que esos objetivos de ventas se cumplan, debemos desarrollar un Plan de Mercadeo, el cual se define como un conjunto de actividades orientadas, de manera ordenada con el único fin de desarrollar estrategias, las cuales coordinadas con personas y recursos financieros permitirán crear o vender un bien o servicio que satisfaga una necesidad. A continuación relacionaremos el siguiente glosario escrito de una manera muy sencilla para una mejor comprensión de la unidad: Segmentación de mercado Proceso que nos permite identificar las características comunes de un determinado grupo de clientes, para poder desarrollar estrategias de mercadeo más puntuales o precisas. Público objetivo. Target Marketing Termino en inglés que significa Mercadeo, Mercadotecnia. Mercadeo Es una actividad encaminada a crear una intercambio de bienes o servicios entre grupos de personas por dinero. 11 Dimensión Y Alcances De Las Oportunidades En El Sector Biocombustibles Producto Según Philip Kotler “Cualquier cosa que se le puede ofrecer a un mercado para la atención, adquisición uso o consumo capaces de satisfacer una necesidad o un deseo”. Mercado Es un ambiente donde individuos o instituciones intercambian bienes o servicios que satisfacen una necesidad por dinero. Módulo Cliente Persona o institución que paga por un bien o servicio. Sesión 1. Energía Renovable. 1. Generalidades de las energías renovables Energía renovable es la que se aprovecha directamente de recursos considerados inagotables como el Sol, el viento, los cuerpos de agua, la vegetación o el calor del interior de la Tierra. La energía que utilizamos convencionalmente proviene de recursos NO RENOVABLES (combustibles fósiles, como el petróleo), de los cuales se dice que están “almacenados” y cuyas reservas se agotan a medida que se utilizan. Entre las diferentes fuentes de energía NO RENOVABLE se encuentran: Módulo Dimensión Y Alcances De Las Oportunidades En El Sector Biocombustibles 12 • • • • Petróleo Carbón Gas Natural Nuclear El caso contrario ocurre con las energías RENOVABLES, las cuales provienen de recursos que están relacionados con los ciclos naturales de nuestro planeta, haciendo posible que dispongamos del recurso de manera permanente. Las principales clases de energía RENOVABLE son: • • • • • • Solar Eólica Biomasa Oceánica Hidráulica Geotérmica La dependencia del petróleo, el carbón y el gas ha generado conflictos de orden político (guerras entre naciones) y ambiental (emisiones de dióxido de carbono, azufre, etc.); por esta razón, en los últimos años se ha hecho necesario invertir en el desarrollo y aplicación de tecnologías alternativas de producción de energía que funcionen con recursos renovables. Para el ser humano es claro que estas fuentes de energía están disponibles en su entorno, entonces su interés por explotarlas también radica en una mejor administración de los recursos locales. Además, en el mundo entero el término renovable se asocia con la disminución de emisiones contaminantes y con la “no-producción” de desechos, lo cual garantiza un medio ambiente más limpio y apropiado para nosotros y para las futuras generaciones. A continuación se describen los principales tipos de energías renovables: 2.1. Energía Solar La energía solar se define como la energía producida por reacciones nucleares al interior del Sol, que son transmitidas en forma de ondas electromagnéticas a través del espacio (radiación solar). Para conocer la cantidad de energía que se puede obtener del Sol, es necesario medir la cantidad de radiación solar (directa más difusa) que recibe realmente una región. Esta cantidad de radiación disponible para convertir en energía útil en una localidad depende de varios factores: • • • • Posición del Sol en el cielo, que varía diaria y anualmente Condiciones atmosféricas generales y del microclima Altura sobre el nivel del mar Época del año La máxima cantidad disponible sobre la superficie de la Tierra en un día claro, fluctúa alrededor de 1 000 vatios pico por metro cuadrado. Dimensión Y Alcances De Las Oportunidades En El Sector Biocombustibles 2. Clasificación de las energías renovables 13 Módulo ¿Cómo se aprovechan las energías renovables? Cada una de las energías renovables implica diferentes tipos de tecnologías que utilizan distintos elementos o equipos de transformación, según los cuales se obtiene energía en forma de electricidad, fuerza motriz, calor o combustibles. ¿Cómo aprovechar la energía solar? Para transformar la energía solar se utilizan principalmente tres tipos diferentes de tecnologías: energía solar fotovoltaica, energía solar térmica y energía solar pasiva. • Energía solar fotovoltaica La luz del Sol se puede convertir directamente en electricidad mediante celdas solares, conocidas también como celdas fotovoltaicas, que son artefactos que utilizan materiales semiconductores. Módulo Dimensión Y Alcances De Las Oportunidades En El Sector Biocombustibles 14 La corriente eléctrica puede ser utilizada inmediatamente o puede ser almacenada en una batería para utilizarla cuando se necesite. Una celda fotovoltaica típica puede ser cuadrada y medir 10 centímetros por lado y producir cerca de 1 vatio de electricidad, más que suficiente para que un reloj de pulsera funcione, pero no para encender un radio. Las celdas individuales se ensamblan para formar módulos (40 celdas); si se necesita generar más electricidad los módulos se agrupan para formar lo que se conoce como arreglo (10 módulos). Usos de la energía solar fotovoltaica Los sistemas simples (sin almacenamiento de energía) producen energía donde y cuando se necesita; por lo tanto, no se necesitan cables, almacenamiento o sistemas de control. Se usa para; »» Bombeo de agua de pozo. »» Bombeo de agua de lagunas o ríos. »» Purificación de agua »» Evaporación »» Ventiladores Los sistemas fotovoltaicos con batería de almacenamiento pueden diseñarse para equipos que utilicen corriente del tipo directa (dc) o alterna (ac). Si se quiere utilizar un equipo que funciona con corriente ac, debe acondicionarse un inversor para alimentar la carga. Entre los usos más frecuentes que se dan en hogares, fincas, industria, comercio, transporte, edificios, comunicaciones se encuentran: »» Iluminación interior o exterior. »» Señales de advertencia: luces, sirenas. »» Monitoreo: agua, aire, temperatura, flujo, movimiento. »» Batería para vehículo. »» Protección catódica contra la corrosión. »» Interruptores: eléctricos, válvulas, apertura compuertas. »» Control de encendido, radio, teléfono, telemetría. »» Bombeo de aceite y combustible. »» Refrigeración. • Energía solar térmica El aprovechamiento de la energía solar térmica basa su tecnología en la captación de la radiación por medio de elementos denominados colectores o concentradores, los cuales disminuyen las pérdidas de calor y aumentan la energía absorbida y, en algunos casos, cuentan con seguidores de Sol para mejorar este propósito. Estos sistemas están diseñados para proveer energía eléctrica a la red o para usos térmicos de naturaleza industrial, a través de la transferencia de calor a un fluido térmico; se destinan a suplir grandes demandas y no se utilizan en aplicaciones que requieran bajas capacidades de carga o calor. Usos directos. Los sistemas de calentamiento con colector de placa plana (temperaturas medias) utilizan la radiación solar para su uso directo en diversas aplicaciones como: »» Calentamiento de agua »» Potabilización de agua »» Secador solar. • Energía solar pasiva Módulo Comprende elementos que se aprovechan en la construcción o adecuación de una vivienda con el fin de calentarla o refrescarla; estos elementos pueden ser muros o cubiertas que actúan como colectores solares, construidos con materiales acumuladores de calor, como el ladrillo, la piedra y la teja de barro Dimensión Y Alcances De Las Oportunidades En El Sector Biocombustibles 15 Tabla No. 1. Características de la energía solar 2.2. Energía Eólica La energía eólica es la que está presente en forma de energía cinética en las corrientes de aire o viento. Para el aprovechamiento energético del viento es esencial realizar una valoración energética del recurso disponible en una localidad y una caracterización de su comportamiento. Las estimaciones del recurso eólico se basan en algunas estrategias útiles como son la colección de información de manera empírica, anemómetros totalizadores, por factores de correlación, o por adquisición de datos en tiempo real. Para conocer la velocidad del viento observando los efectos de éste en la naturaleza, se estableció la Escala de Beaufort, con la que se puede obtener una medida aproximada de su velocidad en metros/segundo. Mientras mayor sea el conocimiento de la velocidad que el viento tiene en su región, los costos de explotación del recurso disminuyen. Módulo Dimensión Y Alcances De Las Oportunidades En El Sector Biocombustibles 16 La energía eólica puede transformarse principalmente en energía eléctrica por medio de aerogeneradores, o en fuerza motriz empleando los comúnmente llamados molinos de viento. A continuación se indican los usos más frecuentes de este tipo de energía: • Generación Eléctrica Bajo el nombre de turbinas eólicas (aerogeneradores) se designan diferentes sistemas para aprovechar mecánicamente la energía contenida en el viento. En general, son máquinas rotativas de diferentes tipos, tamaños y conceptos, en los que el dispositivo de captación (rotor) está unido a un eje. Hay varios criterios para clasificar estas turbinas. Si se clasifican por la posición del eje, se agrupan como de eje horizontal o eje vertical. Si se clasifican por el tipo de aprovechamiento de la energía del viento, entonces se tienen rotores de accionamiento por arrastre y por sustentación. De los sistemas empleados para la generación de energía eléctrica, los más utilizados son los de eje horizontal por sustentación y, en menor grado, los de eje vertical, accionado también por sustentación. • Fuerza Motriz Las máquinas eólicas para esta aplicación son, normalmente, de múltiples álabes (alta solidez). Sus tamaños más grandes a escala comercial internacional no pasan de los 8 metros de diámetro, aunque hay casos particulares poco difundidos que se han construido e instalado con rotores de hasta 12 metros de diámetro o el caso de los molinos de viento holandeses. Usos En Colombia, se usa principalmente el sistemas de aerobombeo han sido ampliamente utilizados en el sector rural; entre los usos más comunes están: »» Abastecimiento de agua limpia para uso doméstico. »» Suministro de agua para ganadería. »» Irrigación. »» Drenaje. »» Movimiento de agua en granjas piscícolas. 2.3. Energía de la Biomasa La biomasa es cualquier material proveniente de organismos vivos tales como vegetación, bosques, selvas, cultivos acuáticos, bosques naturales, residuos agrícolas, desechos animales y desechos urbanos e industriales de tipo orgánico que puede utilizarse para producir energía. Dimensión Y Alcances De Las Oportunidades En El Sector Biocombustibles Tabla No. 2. Características de la energía eólica 17 Módulo Los sistemas de aerobombeo se caracterizan por una larga vida útil de los equipos, son de fácil operación y mantenimiento, aunque dependen de la disponibilidad del recurso eólico local. Para transformar la energía contenida en la biomasa se utilizan tecnologías que dependen de la cantidad y clase de biomasa disponible. Con los principales sistemas de transformación pueden obtenerse: • • • • Combustibles Energía eléctrica Fuerza motriz Energía térmica. A continuación se relacionan las principales tecnologías para la transformación de la biomasa en energía y sus aplicaciones. Estos aspectos se profundizarán en la siguiente sesión Módulo Dimensión Y Alcances De Las Oportunidades En El Sector Biocombustibles 18 Se considera que la biomasa es renovable porque forma parte del flujo natural y repetitivo de los procesos en la naturaleza (a escala de tiempo de vida humana) siendo las plantas quienes inician este proceso con la fotosíntesis, para captar la energía del sol. La Biomasa es un elemento indispensable para mantener el equilibrio ecológico y permite conservar y enriquecer la diversidad biológica y el suelo Fuentes de generación de Biomasa • Cultivos Energéticos Corresponden a plantas cultivadas con el fin específico de producir energía. Para este fin se seleccionan plantas de crecimiento rápido y poco mantenimiento, las cuales normalmente se cultivan en tierras de bajo valor productivo. Algunos cultivos como la palma de aceite, el girasol, la soya, la higuerilla, la jatropha, el maní y plantas acuáticas, como el jacinto de agua y ciertas algas, se emplean para producir combustibles líquidos como el biodiésel. Por otra parte la caña de azúcar, el maíz, el sorgo, la remolacha, la yuca y el trigo se utilizan en la producción de bioetanol. Actualmente en Colombia sobresalen dos ejemplos de cultivos energéticos importantes: la caña de azúcar para la producción de Bioetanol y la palma de aceite para obtener biodiésel. • Biomasa Residual La biomasa residual hace referencia a los subproductos que se derivan de las transformaciones naturales o industriales que se llevan a cabo en la materia orgánica. Algunos ejemplos de biomasa son los residuos de las cosechas, las podas de zonas verdes urbanas, los efluentes ganaderos, los lodos de los sistemas de tratamiento de aguas residuales y los residuos orgánicos de plazas de mercado. Existen dos fuentes de biomasa residual para la producción de energía: Estos residuos pueden utilizarse para la generación de energía a gran escala y la sustitución de combustibles, de acuerdo con la disponibilidad de tecnologías. 2.4. Energía Hidráulica La energía hidráulica es aquella que proviene del agua y que se manifiesta como energía cinética en el caudal de las corrientes, y como energía potencial en la altura de las caídas de los ríos. La energía hidráulica es el segundo recurso renovable más utilizado en el mundo. Colombia, debido a su situación privilegiada desde el punto de vista hidrológico, tiene un gran potencial para desarrollar proyectos que impliquen aprovechamientos hidráulicos. ¿Cómo se transforma la energía hidráulica? Mediante las plantas o centrales de generación hidráulica se aprovecha la energía potencial almacenada en el agua contenida en un embalse, con base en una diferencia de nivel, para transformarla inicialmente en energía mecánica o cinética, haciéndola pasar por una turbina hidráulica a la cual se le ha acoplado un generador que finalmente es el encargado de transformar la energía mecánica en eléctrica. 19 Dimensión Y Alcances De Las Oportunidades En El Sector Biocombustibles • Las actividades sociales de la comunidad. Para este caso las actividades domésticas y las cadenas comerciales o de industrias de alimentos o de productos vegetales originan los grandes volúmenes de residuos orgánicos urbanos. Módulo • Las actividades agroindustriales. En este caso se distinguen los Residuos Agrícolas de Cosecha (RAC) y los Residuos Agrícolas Industriales (RAI). Ejemplos de estos tipos de biomasa son los residuos de cuescos y raquis en las plantaciones de palma, los frutos, hojas y tallos de descarte de las cosechas y las excretas de cerdos, aves de corral y reses; Módulo Dimensión Y Alcances De Las Oportunidades En El Sector Biocombustibles 20 2.5. Energía de los Océanos Los océanos cubren más del 70% de la superficie de la tierra lo que hace de ellos el más grande colector solar del mundo. En ellos se pueden encontrar dos tipos de energía: La térmica proveniente del calentamiento solar. El sol calienta la superficie de los océanos en una proporción muy alta en comparación con las zonas profundas de los mismos, de esta manera se crea una diferencia de temperaturas que también puede ser aprovechada; y la mecánica a partir de las mareas, las olas y las corrientes marinas. ¿Cómo transformar y aplicar la energía que proviene de los océanos? Actualmente se conocen tres formas diferentes de utilizar la energía proveniente de los océanos, para producir energía eléctrica: las mareas, las olas y la diferencia de temperatura. • Energía de las olas. Es posible acceder al potencial de energía de las olas de varias maneras: flotadores, columnas oscilantes de agua y aparatos focalizantes). Dimensión Y Alcances De Las Oportunidades En El Sector Biocombustibles Una variante es la tecnología que aprovecha las corrientes marinas, la cual ayuda a explotar las fuertes corrientes que se encuentran en los océanos no tan profundos, particularmente donde existen estrechos naturales, por ejemplo entre islas. Los equipos son muy similares a turbinas eólicas sumergidas las cuales se utilizan para explotar la energía cinética contenida en estas corrientes. 21 Módulo • Energía de las mareas. Esta tecnología tiene que ver con el aprovechamiento de la elevación de nivel ocasionado por las mareas, de tal manera que se construye un gran lago artificial mediante el cual, posteriormente, se obtiene energía a partir de la tecnología tradicional de plantas hidroeléctricas. • Energía térmica de los océanos. Varias técnicas se han propuesto para utilizar este recurso térmico del océano. Sin embargo, actualmente solo el ciclo cerrado y los esquemas de ciclo abierto tienen una fundamento teórico sólido. En el sistema cerrado, el agua de mar superficial que se encuentra caliente y el agua de mar fría se utilizan para vaporizar y para condensar un líquido de funcionamiento, tal como amoníaco anhidro, el cual se utiliza en un turbogenerador, en un ciclo cerrado que produce electricidad. En el sistema abierto el agua de mar se evapora rápidamente en un compartimiento vacío. Módulo Dimensión Y Alcances De Las Oportunidades En El Sector Biocombustibles 22 El vapor de baja presión que resulta se utiliza en un turbogenerador. El agua de mar fría se utiliza para condensar el vapor después de que haya pasado a través de la turbina. El ciclo abierto se puede configurar para producir el agua desalinizada, así como electricidad 2.6. Energía Geotérmica La energía geotérmica ha estado presente tanto tiempo como la Tierra existe. “Geo” significa tierra y “termia” significa calor. Por lo tanto geotermia significa “Calor de la Tierra”. Bajo la corteza terrestre, existe una capa superior del manto la cual es una roca líquida caliente llamada magma. La corteza terrestre flota sobre ese manto de magma líquido. Cuando el magma llega a la superficie de la tierra a través de un volcán, se le conoce como lava. Por cada 100 metros bajo la superficie de la tierra la temperatura se incrementa cerca de 3 grados centígrados. Por lo tanto a 3000 metros de profundidad la temperatura sería lo suficientemente alta como para hacer hervir agua. El agua algunas veces hace su recorrido cerca de rocas calientes que se encuentran muy por debajo de la superficie y retorna en forma de agua caliente a temperaturas de más de 148°C (agua termal) o en forma de vapor. La extracción y transformación del agua caliente o el vapor de los yacimientos geotérmicos para generar energía eléctrica en superficie implica la aplicación de tecnología avanzada. • Generación eléctrica. De acuerdo con las características de producción del campo geotérmico, se puede seleccionar tanto el tamaño como el ciclo térmico de la planta de generación. El descubrimiento en 1818 de sales de boro en Larderello, Toscana (Italia), marcó el inicio de la utilización industrial de los recursos geotérmicos. En 1827 el fundador de esta industria, el francés Francois Larderel, desarrolló un sistema para utilizar el calor de los fluidos en el proceso de evaporación, en lugar de quemar madera de los bosques cercanos, que se encontraban en rápida deforestación. La industria del ácido bórico en Larderello dio paso, en 1904, a la generación de electricidad a partir de vapor geotérmico, entrando en funcionamiento en 1913 una central de 250 kW. La primera red moderna de calefacción urbana alimentada por energía geotérmica se instaló en Reikjavik, Islandia, en 1930. Desde entonces, redes de calefacción que utilizan la energía geotérmica se encuentran en funcionamiento en Francia, Italia, Hungría, Rumanía, Rusia, Turquía, Georgia, China, Estado Unidos y Módulo ¿Cómo se aprovecha el calor de la tierra? Dimensión Y Alcances De Las Oportunidades En El Sector Biocombustibles 23 la propia Islandia, donde hoy en día, el 95% de los habitantes de la isla tienen calefacción por medio de una red de 700 km de tuberías aisladas que transportan agua caliente Normalmente, como ocurre con las fuentes de energía térmica convencionales, su aprovechamiento pasa por la utilización del vapor a suficiente presión para accionar una turbina que, acoplada a un generador eléctrico, produzca corriente eléctrica. Módulo Dimensión Y Alcances De Las Oportunidades En El Sector Biocombustibles 24 Usos de la energía geotérmica Las aplicaciones que se pueden dar a un fluido geotermal dependen de su contenido en calor, o lo que es lo mismo, de su entalpía. Entalpía es la cantidad de energía térmica que un fluido, o un objeto, puede intercambiar con su entorno. Se expresa en kJ/kg (Kilo Julios por Kilogramo) o en kcal/kg ((Kilo Calorías por Kilogramo) Así pues, se establecen las cuatro categorías siguientes para la energía geotérmica: • Alta temperatura: más de 150 ºC. Permite transformar directamente el vapor de agua en energía eléctrica. • Media te mperatura: entre 90 y 150 ºC. Permite producir energía eléctrica utilizando un fluido de intercambio, que es el que alimenta a las centrales. • Baja temperatura: entre 30 y 90 ºC. Su contenido en calor es insuficiente para producir energía eléctrica, pero es adecuado para calefacción de edificios y en determinados procesos industriales y agrícolas. • Muy baja temperatura: menos de 30 ºC. Puede ser utilizada para calefacción y climatización, necesitando emplear bombas de calor. Comúnmente el agua caliente que proviene de estos yacimientos se utiliza en piscinas termales con fines recreativos. Actividad de aprendizaje 1. Mapa conceptual de energías renovables Dimensión Y Alcances De Las Oportunidades En El Sector Biocombustibles 25 Módulo De acuerdo a los contenidos de la primera sesión, elabore un mapa conceptual de los diferentes tipos de energía renovable, indicando, entre otros aspectos: fuentes, características y usos. Sesión 2. Los Biocombustibles. 1. Definición de Biocombustibles Con el fin de unificar criterios y exponer con claridad la definición de biocombustibles, a continuación se exponen dos definiciones que ayudarán a introducirnos en el tema objeto de estudio: Módulo Dimensión Y Alcances De Las Oportunidades En El Sector Biocombustibles 26 Los biocombustibles son de origen biológico, obtenidos de manera renovable a partir de restos orgánicos. Estos restos orgánicos proceden habitualmente del azúcar, trigo, maíz o semillas oleaginosas. Este concepto dio paso a pensar posteriormente no en el uso de los restos orgánicos sino de los cultivos de manera directa. Los biocombustibles son líquidos o gaseosos, obtenidos a partir de materia prima biológica destinados a sustituir parte del consumo en combustibles fósiles tradicionales, como el petróleo o el carbón. Se obtienen a partir del tratamiento de organismos recientemente vivos o de sus desechos metabólicos Los biocombustibles son a menudo mezclados con otros combustibles en pequeñas proporciones, 5 o 10%, proporcionando una reducción útil pero limitada de gases de efecto invernadero. En Europa y Estados Unidos se ha implantado una legislación que exige a los proveedores mezclar biocombustibles hasta unos niveles determinados. Esta legislación ha sido copiada por otros países que creen que estos combustibles ayudarán al mejoramiento del planeta a través de la reducción de gases que producen el denominado “Efecto Invernadero” 2. Clases de Biocombustibles No existe un consenso general sobre los beneficios de los biocombustibles, tanto a nivel de disminución de la contaminación, como en el uso y comercialización de la materia prima para su producción. Esta situación ha generado que el hombre, por medio de la investigación constante, haga propuestas de biocombustibles novedosos, con materias primas diferentes, con procedimientos diferentes y con niveles de afectación sobre el medio ambiente variables. El constante desarrollo de los biocombustibles ha llevado a que se consideren hoy en día la existencia de biocombustibles de primera, segunda, tercera y cuarta generación Estos utilizan materias primas de uso alimentario (como el maíz, la caña de azúcar o la soya) y tecnologías de proceso como la fermentación (para el bioetanol) y la transesterificación (para el Biodiésel). El bioetanol se obtiene por fermentación de medios azucarados hasta lograr un grado alcohólico, después de fermentación, en torno al 10-15%, concentrándose por destilación para la obtención del “alcohol hidratado” o llegar hasta el alcohol absoluto tras un proceso específico de deshidratación. Esta última calidad es la necesaria si se quiere utilizar el alcohol en mezclas con gasolina en vehículos convencionales. Es importante tener en cuenta que el bioetanol es alcohol. Para la obtención del Biodiésel se utiliza la transesterificación o el craqueo químico. El craqueo es un proceso por el cual se rompen moléculas de un compuesto produciendo así otros más simples. Este método, que es el más conocido en el caso de Biodiésel, implica romper las moléculas del aceite por un proceso que involucra un alcohol (metanol o etanol), calentamiento (a 55° C en el caso de metanol) y un catalizador (Hidórxido de potasio, KOH o Hidróxido de Sodio, NaOH). 27 Dimensión Y Alcances De Las Oportunidades En El Sector Biocombustibles • Los biocombustibles de primera generación Módulo A continuación se realiza una breve explicación de cada una de ellas: Módulo Dimensión Y Alcances De Las Oportunidades En El Sector Biocombustibles 28 En la actualidad, los biocombustibles de primera generación son los que se están distribuyendo y utilizando en la mayor parte de los vehículos mezclados con combustibles convencionales. • Los biocombustibles de segunda generación Estos se obtienen a partir de materias primas que no tienen usos alimentarios (el Panicum virgatum o el álamo) y semillas oleaginosas no comestibles (la jatrofa) y utilizan procesos termoquímicos (para la producción de «biocombustibles sintéticos» líquidos). La diferencia fundamental de los carburantes o biocombustibles de segunda generación (B2G) con respecto a los de primera generación, es que se van a elaborar a partir de mejores procesos tecnológicos y materias primas que no se destinan a la alimentación y se cultivan en terrenos no agrícolas o marginales. De esta manera, la polémica generada por los actuales biocombustibles de sustituir alimentos por carburantes desaparecería. Los principales países que están apostando por estos nuevos biocombustibles son Alemania, Estados Unidos y Suecia, quienes están investigando para su implantación a gran escala. Sin embargo, hay estudios que cuestionan la sostenibilidad de estos esquemas, debido a la gran cantidad de energía y agua que se utilizarían en estos nuevos procesos. Al hacer el balance global de la energía que suministran contra la que ha sido invertida en producirlos, el beneficio ambiental no está tan claro. • Los biocombustibles de tercera generación • Los biocombustibles de cuarta generación Simplemente llevan la tercera generación un paso más allá. La clave es la captación y almacenamiento de carbono (CAC), tanto a nivel de la materia prima como de la tecnología de proceso. La materia prima no sólo se adapta para mejorar la eficiencia de proceso, sino que se diseña para captar más dióxido de carbono, a medida que el cultivo crece. Los métodos de proceso, principalmente termoquímicos, también se combinan con tecnologías de captación y almacenamiento de carbono, que encauzan el dióxido de carbono generado a las formaciones geológicas (almacenamiento geológico, por ejemplo, en yacimientos petrolíferos agotados) o a través del almacenamiento en minerales (en forma de carbonatos). Módulo Utilizan métodos de producción similares en cultivos bioenergéticos específicamente diseñados o adaptados, a menudo por medio de técnicas de biología molecular, para mejorar la conversión de biomasa a biocombustible. Un ejemplo es el desarrollo de los árboles, bajos en lignina, que reducen los costos de pretratamiento y mejoran la producción de etanol, o el maíz con celulosas integradas. En este caso, la ingeniería genética, aplicada a la conversión de biomasa en energía, permitiría desarrollar los biocombustibles de tercera generación (B3G). Dimensión Y Alcances De Las Oportunidades En El Sector Biocombustibles 29 La evolución que se presenta en la producción de biocombustibles deberá traer consigo políticas para producir la materia prima, el diseño y construcción de nuevas y más sofisticadas instalaciones para producir combustibles alternativos, la posible introducción de otros tipos de motores que sean compatibles con los nuevos biocombustibles y la adaptación del sistema de distribución de los mismos. 3. Biocombustibles más utilizados Entre los principales biocombustibles de mayor utilización encontramos los siguientes: Biodiésel, bioetanol, biomasa y biogás. A continuación se presenta una generalidad de cada uno de ellos. • Biodiésel Módulo Dimensión Y Alcances De Las Oportunidades En El Sector Biocombustibles 30 El Biodiésel es un biocarburante líquido producido a partir de los aceites vegetales y grasas animales, siendo la colza, el girasol, la soya y la palma de aceite las materias primas más utilizadas en la actualidad para este fin. Las propiedades del Biodiésel son prácticamente las mismas que las del gasóleo (gasoil) de automoción en cuanto a densidad y número de cetano. Además, presenta un punto de inflamación superior. Por todo ello, el Biodiésel puede mezclarse con el gasóleo (gasoil o diésel) para su uso en motores e incluso sustituirlo totalmente si se adaptan convenientemente. La definición de biodiésel propuesta por las especificaciones ASTM (American Society for Testing and Material Standard, asociación internacional de normativa de calidad lo describe como ésteres monoalquílicos de ácidos grasos de cadena larga derivados de lípidos renovables tales como aceites vegetales o grasas de animales, y que se emplean en motores de ignición de compresión. Sin embargo, los ésteres más utilizados, son los de metanol y etanol (obtenidos a partir de la transesterificación de cualquier tipo de aceites vegetales o grasas animales o de la esterificación de los ácidos grasos) debido a su bajo costo y sus ventajas químicas y físicas. El biodiésel es un combustible alternativo limpio y se puede mezclar con diésel derivado del petróleo en diferentes proporciones. También es utilizado en motores a diésel con pocas o ninguna modificación. El biodiésel es sencillo de utilizar, biodegradable, no tóxico, y esencialmente libre de azufre y aromáticos. ¿Cómo funciona el biodiésel? • Bioetanol El alcohol etílico o etanol es un producto químico obtenido a partir de la fermentación de los azúcares que se encuentran en los productos vegetales, tales como cereales, remolacha, caña de azúcar o biomasa. Estos azúcares están combinados en forma de sacarosa, almidón, hemicelulosa y celulosa Las plantas crecen gracias al proceso de fotosíntesis, en el que la luz del sol, el dióxido de carbono de la atmósfera, el agua y los nutrientes de la tierra forman moléculas orgánicas complejas como el azúcar, los hidratos de carbono y la celulosa, que se concentra en la parte fibrosa la planta. 31 Dimensión Y Alcances De Las Oportunidades En El Sector Biocombustibles Cuando el Dr. Rudolf Diesel creó su motor, lo diseñó para funcionar con varios tipos de combustibles incluyendo aquellos desarrollados con aceites vegetales. El motor diésel fue presentado en ese momento en la Exhibición Mundial de 1900 en París funcionando exclusivamente con aceite de maní. Módulo El Biodiésel funciona de la misma forma que el combustible diesel derivado del petróleo. La mezcla corriente de biodiésel no requiere de modificaciones en los motores diésel, pero para que el motor funcione con 100% de biodiésel requiere de unas pequeñas modificaciones. El bioetanol permite sustituir, en cualquier proporción, las gasolinas o naftas que generan contaminación ambiental. Cómo se usa el bioetanol? El bioetanol se usa en mezclas con la gasolina en concentraciones del 5 ó el 10%, las cuales se llaman E5 y E10 respectivamente, sin que se requieran modificaciones en los motores actuales. Concentraciones más elevadas, autorizadas en Suecia y Estados Unidos, permitirían disponer de un vehículo flexible, con un depósito, motor y sistema de combustible único capaz de funcionar con gasolina y etanol, solos o mezclados en cualquier proporción. La otra alternativa para su uso es en forma de aditivo de la gasolina como etiltercbutil éter (ETBE). Módulo Dimensión Y Alcances De Las Oportunidades En El Sector Biocombustibles 32 Fuente: Ministerio de Minas y Energía de Colombia • Biogás El biogás resulta de la fermentación de los desechos orgánicos. Este combustible es una alternativa más en la matriz energética. Es renovable y se puede usar para producir electricidad, como gas de refrigeración, para la iluminación, la cocción de alimentos y el funcionamiento de los motores de combustión interna de los medios de transporte automotores. La mayor parte del biogás es metano, un gas de efecto invernadero (GEI) que permanece en la atmósfera entre nueve y 15 años. Se estima que en el mundo se emiten anualmente unas 6.400 millones de toneladas de metano, un 15% de las emisiones globales de GEI. Este gas con alto potencial de calentamiento global, se podría aprovechar para garantizar servicios energéticos sostenibles y combatir el cambio climático. El biogás es una tecnología energética renovable madura que se usa en todos los continentes. China e India están entre los países líderes en el empleo de la tecnología del biogás. • Biomasa Esta fue la primera fuente de energía que conoció la humanidad. La madera o incluso los excrementos secos son biocombustibles. Si se administra bien la madera de los bosques puede ser un recurso renovable y mal administrado puede convertirse en un desastre ecológico. De este modo se propuso la biomasa como fuente Módulo Fuente: http://www.redagricola.com/reportajes/energia/lo-basico-para-entender-el-biogas Dimensión Y Alcances De Las Oportunidades En El Sector Biocombustibles 33 de energía. Biomasas pueden ser virutas o aserrín de madera, producto de la limpieza de bosques o, incluso, de su explotación racional. La Asociación Española de Normalización y Certificación (AENOR), utiliza la definición de la Especificación Técnica Europea CEN/TS 14588 para catalogar la “biomasa” como “todo material de origen biológico excluyendo aquellos que han sido englobados en formaciones geológicas sufriendo un proceso de mineralización”. Entre estos últimos estarían el carbón, el petróleo y el gas, cuya formación y composición hace miles de años no es comparable con lo que llamamos “el balance neutro de la biomasa” en las emisiones de dióxido de carbono (CO2). Módulo Dimensión Y Alcances De Las Oportunidades En El Sector Biocombustibles 34 La combustión de biomasa no contribuye al aumento del efecto invernadero porque el carbono que se libera forma parte de la atmósfera actual (es el que absorben y liberan continuamente las plantas durante su crecimiento) y no del subsuelo, capturado en épocas remotas, precisamente como el gas o el petróleo. La energía que contiene la biomasa es energía solar almacenada a través de la fotosíntesis, proceso por el cual algunos organismos vivos, como las plantas, utilizan la energía solar para convertir los compuestos inorgánicos que asimilan (como el CO2) en compuestos orgánicos. Actividad de aprendizaje 2. Cuadro sinóptico sobre biocombustibles Elabore un cuadro sinóptico con las diferentes clases de biocombustibles, ejemplos de biocombustibles para cada clase y principales características Módulo Dimensión Y Alcances De Las Oportunidades En El Sector Biocombustibles 35 Actividad de aprendizaje 3. Foro Unidad 1 Revise el Aula Virtual y participe en el foro de la unidad 1 ¿Quiénes se benefician y perjudican con la producción y utilización de los biocombustibles de primera generación? Realice su participación con argumentos sólidos y opine sobre la participación de mínimo 5 de sus compañeros. Exprese sus posiciones o diferencias con argumentos y de manera respetuosa Módulo Dimensión Y Alcances De Las Oportunidades En El Sector Biocombustibles 36 Sesión 3. Producción de biodiésel 1. Materias primas utilizadas para producción de biodiésel. Se puede decir que la producción de Biodiésel proviene mayoritariamente de los aceites extraídos de plantas oleaginosas, especialmente girasol, soya, colza y palma de aceite. Sin embargo, cualquier materia que contenga triglicéridos puede utilizarse para la producción de Biodiésel (girasol, colza, soya, aceites de fritura usados, sebo de vaca, grasa de pollo y de pescado, etc.). Las materias primas utilizadas convencionalmente en la producción de biodiésel han sido los aceites de semillas oleaginosas como el girasol y la colza (Europa), la soja (Estados Unidos) y el coco (Filipinas); y los aceites de frutos oleaginosos como la palma (Malasia e Indonesia). Por razones climatológicas, la colza (Brassica napus) se produce principalmente en el norte de Europa y el girasol (Helianthus annuus) en los países mediterráneos del sur, como España o Italia. La utilización de estos aceites para producir biodiésel en Europa ha estado asociada a las regulaciones de retirada obligatoria de tierras de la Política Agraria Común (PAC) que permite el cultivo de semillas oleaginosas a precios razonables. Sin embargo, la dedicación de sólo las tierras de retirada para la producción de materias primas energéticas supone un riesgo por cuanto estas superficies varían en el tiempo, ya que el régimen de retirada de tierras depende de la oferta y la demanda de cereales alimentarios, lo que implica que este índice está sujeto a alteraciones. Dimensión Y Alcances De Las Oportunidades En El Sector Biocombustibles Aceites vegetales convencionales 37 Módulo A continuación se detallan las principales materias primas para la elaboración de Biodiésel: En España, el uso de cultivos tradicionales como energéticos está condicionado además por la producción del aceite, ya que la producción media por hectárea de aceite de girasol resulta poco atractivo, desde el punto de vista del agricultor, para elegir este cultivo como fuente de obtención de biocarburantes Resumiendo, los principales aceites convencionales utilizados para la producción de biodiésel son: • • • • • Módulo Dimensión Y Alcances De Las Oportunidades En El Sector Biocombustibles 38 Aceite de girasol Aceite de colza Aceite de soya Aceite de coco Aceite de palma Aceites vegetales alternativos Además de los aceites vegetales convencionales, existen otras especies más adaptadas a las condiciones del país donde se desarrollan y mejor posicionadas en el ámbito de los cultivos energéticos. En este sentido, destacan la utilización, como materias primas de la producción de biodiésel, de los aceites de Camelina sativa, Crambe abyssinica y Jatropha curcas. Existen otros cultivos que se adaptan mejor a las condiciones de diferentes países y que presentan rendimientos de producción mayores. En concreto, se trata de los cultivos de Brassica carinata y Cynara cardunculus. La Brassica carinata es una alternativa real al secano y regadío extensivo. La Cynara cardunculus es un cultivo plurianual y permanente, de unos diez años de ocupación del terreno, y orientado fundamentalmente a la producción de biomasa, aunque también pueden aprovecharse sus semillas para la obtención de aceite. Resumiendo, los principales aceites alternativos utilizados para la producción de biodiésel son: • • • • • • • • Aceite de Brassica carinata Aceite de Cynara curdunculus Aceite de Camelina sativa Aceite de Crambe abyssinica Aceite de Pogianus Aceite de Jatropha curcas Aceites de semillas modificadas genéticamente Aceite de girasol de alto oleico Aceites de fritura usados El aceite de fritura usado es una de las alternativas con mejores perspectivas en la producción de biodiésel, ya que es la materia prima más barata, y con su utilización se evitan los costos de tratamiento como residuo. Además, como valor añadido, la utilización de aceites usados significa la buena gestión y uso del residuo. Grasas animales Además de los aceites vegetales y los aceites de fritura usados, las grasas animales, y más concretamente el sebo de vaca, pueden utilizarse como materia prima de la transesterificación para obtener biodiésel. El sebo tiene diferentes grados de calidad respecto a su utilización en la alimentación, empleándose los de peor calidad en la formulación de los alimentos de animales. • • • • Sebo de vaca Sebo de búfalo Grasa de pollo Grasa de pescado Aceites de otras fuentes • Aceites de producciones microbianas • Aceites de microalgas Módulo En este contexto las principales grasas que se pueden usar en la producción de biocombustibles, son: Dimensión Y Alcances De Las Oportunidades En El Sector Biocombustibles 39 2. Proceso para producción de biodiésel El Biodiésel se produce alterando químicamente un aceite orgánico (comúnmente un aceite vegetal) mediante un proceso que se denomina “transesterificación”. Esencialmente, el proceso aliviana el aceite para que pueda funcionar en un motor diesel sin modificaciones. Módulo Dimensión Y Alcances De Las Oportunidades En El Sector Biocombustibles 40 El combustible se produce generalmente en forma industrial a través de un proceso de refinado, el cual mezcla la grasa animal o el aceite vegetal con alcohol y un catalizador para producir el Biodiésel y un subproducto denominado glicerina. Actividad de aprendizaje 4. Cuadro Resumen Producción de Biodiésel A partir de los contenidos del libro, del aula virtual y nuevas consultas que realice bien sea en nueva bibliografía o internet, elabore un cuadro con las principales materias primas para la producción de biodiésel, así Módulo Anotaciones Dimensión Y Alcances De Las Oportunidades En El Sector Biocombustibles 41 Sesión 4. Producción de bioetanol 1. Materias primas utilizadas para producción de bioetanol Actualmente, el bioetanol es el biocombustible con mayor producción mundial. Para su fabricación se pueden utilizar una gran cantidad de materias primas. Entre ellas sobresalen: • • • • • Módulo Dimensión Y Alcances De Las Oportunidades En El Sector Biocombustibles 42 Caña de azúcar Maíz Remolacha Cereales o residuos forestales Árboles con alto contenido de celulosa. Hoy en día se está estudiando la posibilidad de cultivar el chopo o el sauce con el único fin de producir etanol. • Residuos de procesos agrícolas, forestales o industriales, con alto contenido en biomasa. Estos residuos pueden ir desde la paja de cereal a las “limpias” forestales, pasando por los residuos sólidos urbanos (RSU) o las cáscaras de cereal o de arroz. Principalmente se utilizan tres familias de productos para la obtención del alcohol: • Azucares, procedentes de la caña o la remolacha, por ejemplo. • Cereales, mediante la fermentación de los azúcares del almidón. • Biomasa, por la fermentación de los azúcares contenidos en la celulosa y hemicelulosa. Los materiales lignocelulósicos son los que ofrecen un mayor potencial para la producción de bioetanol. Una gran parte de los materiales con alto contenido en celulosa, susceptibles de ser utilizados para estos fines, se generan como residuos en los procesos productivos de los sectores agrícola, forestal e industrial. Los residuos agrícolas proceden de cultivos leñosos y herbáceos y, entre otros, hay que destacar los producidos en los cultivos de cereal. Por su parte, los residuos de origen forestal proceden de los tratamientos silvícola y de mejora o mantenimiento de los montes y masas forestales. También pueden utilizarse residuos generados en algunas industrias, como la papelera, la hortofrutícola o la fracción orgánica de residuos sólidos industriales. 2. Proceso para producción de bioetanol 43 • Segregación molecular, proceso en el que se fragmenta la biomasa separando las proteínas del almidón, la fibra etc. El almidón, convertido en azúcar fermentable puede producir alcohol. Mediante este proceso se obtiene bioetanol a partir de distintas materias primas, como yuca, maíz, papa. • Hidrólisis de la celulosa, este proceso permitiría utilizar cualquier materia que contenga celulosa, por ejemplo desechos o residuos agrícolas. Fuente: Abengoa, Biocarburantes Líquidos: Biodiésel y Bioetanol. Circulo de Innovación en tecnologías medioambientales y energía. 2006 Módulo • Fermentación de los compuestos orgánicos, acompañada de un proceso de destilación y secado. Este proceso es el que se utiliza con materias primas como la caña de azúcar o remolacha azucarera. Dimensión Y Alcances De Las Oportunidades En El Sector Biocombustibles La obtención de alcohol carburante (bioetanol) resulta de tres procesos diferentes: Actividad de aprendizaje 5. Cuadro Resumen Producción de Bioetanol A partir de los contenidos del libro, del aula virtual y nuevas consultas que realice bien sea en nueva bibliografía o internet, elabore un cuadro con las principales materias primas para la producción de biodiésel, así Módulo Dimensión Y Alcances De Las Oportunidades En El Sector Biocombustibles 44 Anotaciones Sesión 5. Impacto con el uso de biocombustibles 1. Impacto del uso del Biodiésel A continuación se describen las principales ventajas y desventajas con el uso de biodiésel: • Ventajas de la utilización del Biodiésel »» Las emisiones del biodiésel tienen aproximadamente de un 45% a un 90% menos toxicidad que las emisiones del diesel derivado del petróleo. »» El Biodiésel que se deriva de los aceites usados de cocina puede considerarse como uno de los combustibles líquidos más benignos para el medio ambiente debido a que el ingrediente principal es un producto de desecho. Sin embargo, como el aceite vegetal de desecho tiene más contaminantes no derivados del aceite que el virgen, suele tener olor desagradable para algunos. Otros argumentarán que esto es insignificante comparado con el hecho de estar expuestos al escape de las partículas del gasóleo tradicional. La mayoría del Biodiésel que se produce hoy en día, sin embargo, es “virgen” producido en base a soya o colza lo cual hace que no tenga este fenómeno de “olor a cocina”. »» El Biodiésel también tiene un ciclo cerrado de carbón. Esto significa que las emisiones liberadas a la atmósfera cuando se quema el Biodiésel se recicla con el crecimiento de las mismas plantas que serán utilizadas posteriormente para producir nuevamente el combustible »» El Biodiésel entrega similar desempeño y su mayor lubricidad ayuda a aumentar la vida útil del motor, incluso utilizándolo como un aditivo »» Utilizar Biodiésel deja los egresos monetarios causados por la importación de combustibles en los países que los producen en vez de entregárselos a otros países. Puede ser producido en forma casi doméstica, utilizando recursos renovables, reduciendo la dependencia de aceites importados e incrementando la rentabilidad del agro mientras crea empleo Dimensión Y Alcances De Las Oportunidades En El Sector Biocombustibles »» Cuando se utiliza aceite usado para la producción de Biodiésel, la grasa animal o el aceite vegetal que de otra forma serían descargados por un vertedero, pueden usarse para abastecer de combustible a los vehículos reduciendo de esta manera los desechos. 45 Módulo »» Es biodegradable y su manejo y almacenamiento son más seguros que el combustible que proviene del petróleo. Aunque es ideal el 100% de Biodiésel (B100), la mayoría del Biodiésel se mezcla hoy con el gasóleo para satisfacer razones de desempeño, costos y compatibilidad del equipamiento. La mezcla más común es B20, una combinación de 20% de Biodiésel y 80% del diesel tradicional. • Desventajas de la utilización del Biodiésel »» El Biodiésel no está realmente disponible para muchas naciones, y el costo es de aproximadamente 20 centavos de dólar más por galón que el diesel del petróleo. Sin embargo, el precio va a ir disminuyendo en la medida en que más productores se vayan poniendo en línea. »» Los vehículos más antiguos (modelos anteriores a la mitad de los 90), debido a que el Biodiésel puede contener ciertos tipos de gomas, pueden requerir algunas modificaciones en las mangueras de combustible. También, debido al poder de limpieza del Biodiésel que puede aflojar ciertos depósitos provocados en el motor por el diesel, los filtros de combustible pueden bloquearse y necesitarán ser reemplazados. Módulo Dimensión Y Alcances De Las Oportunidades En El Sector Biocombustibles 46 »» El Biodiésel contiene también levemente menos capacidad de energía por volumen que el diesel de petróleo, así que la economía del combustible tiende a caer el 7% por cada 10% de Biodiésel agregado. 2. Impacto del uso del Bioetanol • Ventajas de la utilización del bioetanol »» Disminución de la dependencia del petróleo. Hasta los años 80 la principal motivación para la producción de etanol fue su uso como combustible alternativo para la automoción y así disminuir la dependencia de las importaciones de crudo y minimizar el impacto que las fluctuaciones de mercado ocasionan en los precios. »» Disminución del impacto ambiental. A esta motivación se han unido las políticas de mejoras medioambientales, principalmente en lo relativo a emisiones gaseosas. El creciente interés que han generado en los últimos años los problemas derivados del cambio climático, producido por las emisiones de gases de “efecto invernadero”, ha hecho que se busquen combustibles más respetuosos del medio ambiente. »» Al igual que en el caso del Biodiésel, la combustión del bioetanol produce el mismo CO2 que absorbió la planta durante su crecimiento, si se exceptúa el emitido debido a la actividad energética necesaria en el proceso de su producción, por lo que algunos autores dicen que el balance es cero, en cuanto a las emisiones de CO2. • Desventajas de la utilización del bioetanol Aunque la utilización del bioetanol tiene sus ventajas existen dos barreras para su uso y son las siguientes: »» Afinidad con el agua. Los sistemas de transporte y almacenamiento deben estar totalmente libres de agua. Incluso pequeñas cantidades de agua en las mezclas etanol-gasolina pueden producir su separación en dos fases, lo que reduce el rendimiento del motor. El etanol puede actuar como un disolvente que facilita la incorporación de agua a las mezclas de etanol-gasolina. »» Presión de vapor. Aunque el etanol tiene una relativa baja presión de vapor, cuando se utiliza como aditivo de la gasolina su presión de vapor efectiva es muy alta, llegando a un valor RVP (reid vapor presure) de 18 psi (libra-fuerza por pulgada cuadrada), o 124 KPa (Kilopascal), lo cual representa una desventaja para su uso. Cuando el etanol se añade a una gasolina formulada adecuadamente, los hidrocarburos con bajo punto de ebullición, como butanos o incluso pentanos, deben ser reducidos para cumplir con las especificaciones de presión de vapor. 3. Impacto del uso del Biogás »» La reducción de gases de efecto invernadero, la descontaminación de los residuos y la reducción de la emisión de contaminantes al suelo, aire y agua. »» El subproducto de la generación de biogás es un fertilizante natural. El lodo producido en el proceso genera un efluente rico en nutrientes como nitrógeno, fósforo, potasio o magnesio, que son aprovechados directamente por las plantas. »» Permite el autoabastecimiento de energía, siendo ideal para el desarrollo de proyectos energéticos en comunidades rurales aisladas de los servicios de distribución eléctrica convencional. 4. Consecuencias generales del uso de los Biocombustibles A continuación encontrará una serie de consecuencias tanto positivas como negativas de la utilización de los biocombustibles • Consecuencias positivas de la utilización de biocombustibles »» Mejoramiento del medio ambiente. Los biocombustibles son biodegradables, el 85% se degrada en aproximadamente 28 días »» El etanol es un componente libre de compuestos aromáticos, de benceno y azufre, por lo tanto, la mezcla produce menos humo (partículas) y genera menores emisiones. Al utilizar una mezcla del 10% de etanol se produce una reducción de emisiones de CO entre 22% y 50% en vehículos de carburador, así como una disminución de hidrocarburos totales ente 20% y 24%. Dimensión Y Alcances De Las Oportunidades En El Sector Biocombustibles »» Es una fuente de energía renovable, de uso eficiente (cogeneración) y de generación distribuida que fomenta el desarrollo rural y la valorización de los residuos. 47 Módulo • Ventajas de la utilización del biogás »» El Biodiésel es biodegradable, no tóxico y libre de azufre y compuestos aromáticos, sin importar el origen de aceite utilizado en su producción reduce la emisión del hollín en 40% y 60% y de monóxido de carbono entre 10% y 50%. »» Ahorro en el consumo de combustibles fósiles: Nuestras reservas de petróleo están disminuyendo, por lo que la utilización de los biocombustibles reduce el consumo de combustibles fósiles, lo que a su vez contribuirá a proteger las reservas de petróleo. »» Desarrollo de cultivos agroindustriales: Independiente de la que se utilice, se hace necesario desarrollar proyectos agroindustriales tendientes a la producción de materia prima para biocombustibles. Esto, a su vez, genera empleo para la población campesina Módulo Dimensión Y Alcances De Las Oportunidades En El Sector Biocombustibles 48 »» Contribuir al logro de los objetivos del milenio tales como: “Objetivo 1: Erradicar la pobreza extrema y el hambre; Objetivo 7: Garantizar el sustento del medio ambiente y el Objetivo 8: Fomentar una asociación mundial para el desarrollo”. • Consecuencias negativas de la utilización de biocombustibles »» Una desventaja del incremento de la demanda de biocombustibles es el desplazamiento de tierras de cultivo de alimentos para la población, a cultivos de energéticos. »» Otra desventaja es la destrucción de bosques para sustituirlos por plantaciones energéticas. Esto provocaría un grave impacto medioambiental en forma de la pérdida de fauna y flora y el posible desequilibrio en el clima. Se les acusa de destruir ecosistemas y aumentar los precios de los alimentos básicos. »» Aumento de la contaminación: se afirma que los biocarburantes de primera generación contaminan igual o más, y que son más perjudiciales para la salud, que los combustibles fósiles derivados del petróleo como la gasolina. Por lo menos, así sucede con los biocombustibles de primera generación que, además, están en entredicho por contribuir al alza de los precios del maíz y a la crisis alimentaria global. Así lo certifica un estudio de la Proceedings of the National Academy of Sciences de EEUU. La anterior afirmación la basan en el cálculo realizado de los contaminantes emitidos a lo largo de todo el ciclo de producción y combustión, por la combinación de las emisiones de CO2 derivadas del cambio de uso de la tierra, del uso de fertilizantes para aumentar la producción y del amoníaco para descomponer las fibras vegetales, y del procesado industrial. Actividad de aprendizaje 6. Presentación Impacto de los biocombustibles Como estudiante proactivo, Usted ha sido seleccionado para hacer una presentación a una comunidad sobre los biocombustibles y el impacto de su uso (ventajas y desventajas). Tenga en cuenta que al indicar las desventajas, debe mencionar las alternativas de mejora. Utilice cualquiera de las herramientas para elaboración de presentaciones. Módulo Dimensión Y Alcances De Las Oportunidades En El Sector Biocombustibles 49 Actividad Evaluativa 1. TAREA: Generalidades sobre los biocombustibles Diríjase al Aula Virtual y elabore las actividades propuestas para la unidad 1. Módulo Dimensión Y Alcances De Las Oportunidades En El Sector Biocombustibles 50
