Balance Energetico Cultivo de Higuerilla Para Producir Biodiesel

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Pie de página Balance ener Balance ener Balance ener Balance ener higuerilla ( higuerilla ( higuerilla ( higuerilla ( Rici Rici Rici Rici producción de producción de producción de producción de Lexi Javivi LÓPEZ ÁNG MARTÍNEZ VALENCIA, ZAMARRIPA COLMENER Instituto Nacional de Invest Campo Experimental Rosario Tuxtla Chico, Chiapas. Octu Folleto Técnico Núm. 15. IS rgético del cultivo de rgético del cultivo de rgético del cultivo de rgético del cultivo de inus communis inus communis inus communis inus communis L.) para la L.) para la L.) para la L.) para la biodiesel. biodiesel. biodiesel. biodiesel. GEL, José Luis SOLÍS BONILLA, Biaani Beeu , Víctor Hugo DÍAZ FUENTES y Alfredo RO tigaciones Forestales, Agrícolas y Pecuarias io Izapa ubre de 2011. SBN: 978-607-425-621-5

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Balance energético del cultivo de Balance energético del cultivo de Balance energético del cultivo de Balance energético del cultivo de higuerilla (higuerilla (higuerilla (higuerilla (Ricinus communisRicinus communisRicinus communisRicinus communis

producción de biodiesel.producción de biodiesel.producción de biodiesel.producción de biodiesel.Lexi Javivi LÓPEZ ÁNGEL, José Luis SOLÍS BONILLA, Biaani Beeu MARTÍNEZ VALENCIA, Víctor Hugo DÍAZ FUENTESZAMARRIPA COLMENERO

Instituto Nacional de Investigaciones Forestales, Agrícolas y PecuariasCampo Experimental Rosario Izapa Tuxtla Chico, Chiapas. Octubre de 2011.Folleto Técnico Núm. 15. ISBN: 978

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producción de biodiesel.producción de biodiesel.producción de biodiesel.producción de biodiesel. Lexi Javivi LÓPEZ ÁNGEL, José Luis SOLÍS BONILLA, Biaani Beeu

, Víctor Hugo DÍAZ FUENTES y Alfredo ZAMARRIPA COLMENERO

Instituto Nacional de Investigaciones Forestales, Agrícolas y Pecuarias Campo Experimental Rosario Izapa Tuxtla Chico, Chiapas. Octubre de 2011. Folleto Técnico Núm. 15. ISBN: 978-607-425-621-5

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Lexi Javivi LÓPEZ ÁNGELLexi Javivi LÓPEZ ÁNGELLexi Javivi LÓPEZ ÁNGELLexi Javivi LÓPEZ ÁNGEL Investigadora del C.E. Rosario Izapa-CIRPAS

José Luis SOLÍS BONILLAJosé Luis SOLÍS BONILLAJosé Luis SOLÍS BONILLAJosé Luis SOLÍS BONILLA Investigador del C.E. Rosario Izapa-CIRPAS Biaani BeeuBiaani BeeuBiaani BeeuBiaani Beeu MARTÍNEZ VALENCIAMARTÍNEZ VALENCIAMARTÍNEZ VALENCIAMARTÍNEZ VALENCIA Investigadora del C.E. Rosario Izapa-CIRPAS

Víctor Hugo Díaz Fuentes Víctor Hugo Díaz Fuentes Víctor Hugo Díaz Fuentes Víctor Hugo Díaz Fuentes Investigador del C.E. Rosario Izapa-CIRPAS Alfredo ZAMARRIPA COLMENEROAlfredo ZAMARRIPA COLMENEROAlfredo ZAMARRIPA COLMENEROAlfredo ZAMARRIPA COLMENERO

Líder del Programa de Investigación en Bioenergía

Instituto Nacional de Investigaciones Forestales, Agrícolas y Pecuarias Centro de Investigación Regional Pacífico Sur

Campo Experimental Rosario Izapa Km. 18. Carretera Tapachula-Cacahoatán. Tuxtla Chico, Chiapas, México

Octubre de 2011 Folleto Técnico Núm. 15.

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ISBN: 978-607-425-621-5

Primera Edición 2011 Impreso en México

No está permitida la reproducción total o parcial de esta publicación, ni la transmisión de ninguna forma o por cualquier medio, ya sea electrónico,

mecánico, fotocopia, por registro u otros métodos, sin el permiso previo y por escrito de la Institución.

LA CITA CORRECTA ES: López-Ángel, L.J., Solís-Bonilla, J.L., Martínez-Valencia, B.B., Díaz Fuentes V. H. y Zamarripa-Colmenero, A. México. 2011. Balance energético del cultivo de higuerilla (Ricinus communis L.) para la producción de biodiesel. Folleto Técnico Num.15. Instituto Nacional de Investigaciones Forestales Agrícolas y Pecuarias. Campo Experimental Rosario Izapa, Tuxtla Chico, Chiapas. México. 53 p.

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CONTENIDOCONTENIDOCONTENIDOCONTENIDO

PáginaPáginaPáginaPágina

ÍNDICE DE CONTENIDOÍNDICE DE CONTENIDOÍNDICE DE CONTENIDOÍNDICE DE CONTENIDO 1 ÍNDICE DE CUADROSÍNDICE DE CUADROSÍNDICE DE CUADROSÍNDICE DE CUADROS 2 ÍNDICE DE FIGURASÍNDICE DE FIGURASÍNDICE DE FIGURASÍNDICE DE FIGURAS 3

I. IntroducciónI. IntroducciónI. IntroducciónI. Introducción 4444 II. Balance energético: conceptoII. Balance energético: conceptoII. Balance energético: conceptoII. Balance energético: concepto 8888 II.1. ¿Qué es el balance de energía?

9

II.2. Objetivos del balance de energía 10 II.3. Finalidad del balance energético 11

III. III. III. III. Balance energético aplicado al biocombustibleBalance energético aplicado al biocombustibleBalance energético aplicado al biocombustibleBalance energético aplicado al biocombustible 12121212

IV. Importancia del balance energético.IV. Importancia del balance energético.IV. Importancia del balance energético.IV. Importancia del balance energético. 14141414

V.V.V.V. Directrices generales para la elaboración del balance energéticoDirectrices generales para la elaboración del balance energéticoDirectrices generales para la elaboración del balance energéticoDirectrices generales para la elaboración del balance energético 16161616

VI. Metodología para calcular el balance energéticoVI. Metodología para calcular el balance energéticoVI. Metodología para calcular el balance energéticoVI. Metodología para calcular el balance energético 18181818

VII.VII.VII.VII. Higuerilla (Higuerilla (Higuerilla (Higuerilla (Ricinus communisRicinus communisRicinus communisRicinus communis L.) especie con L.) especie con L.) especie con L.) especie con potencial potencial potencial potencial bioenergéticobioenergéticobioenergéticobioenergético

20202020

VIII. Estudios de balance energéticoVIII. Estudios de balance energéticoVIII. Estudios de balance energéticoVIII. Estudios de balance energético VIII.1. Caso 1. Paquete tecnológico de higuerilla en trópico húmedo.

VIII.2. Caso 2. Paquete tecnológico de higuerilla en trópico seco. VIII.3. Caso3. Paquete tecnológico de higuerilla asociado con maíz.

VIII.4. Resumen del balance energético de higuerilla (R. communis).

22 22 28 32 38

IX. Definiciones IX. Definiciones IX. Definiciones IX. Definiciones 40404040 X. Literatura X. Literatura X. Literatura X. Literatura citadacitadacitadacitada 44447777 XI. Agradecimientos XI. Agradecimientos XI. Agradecimientos XI. Agradecimientos 55552222

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ÍNDICE DE CUADROSÍNDICE DE CUADROSÍNDICE DE CUADROSÍNDICE DE CUADROS

PáginaPáginaPáginaPágina

1. Consumo de energía en la etapa agrícola de la producción de higuerilla como unicultivo en trópico húmedo.

23

2. Consumo de energía del transporte de la etapa agrícola hasta la fábrica de procesamiento.

25

3. Consumo energético en la etapa industrial (2 t semilla).

26

4. Balance energético del cultivo de higuerilla para la producción de biodiesel (MJ ha-1).

26

5. Consumo de energía en la etapa agrícola de la producción de higuerilla como unicultivo en trópico seco.

28

6. Consumo de energía del transporte de la etapa agrícola hasta la fábrica de procesamiento.

29

7. Consumo energético en la etapa industrial (4 t semilla).

30

8. Balance energético del cultivo de higuerilla para la producción de biodiesel (MJ ha-1).

31

9. Consumo de energía en la etapa agrícola de la producción de higuerilla.

33

10. Consumo de energía en la etapa agrícola del cultivo asociado (maíz).

35

11. Resumen del consumo de energía del transporte para la higuerilla y para el maíz.

36

12. Consumo energético en la etapa industrial (4 t semilla).

37

13. Resumen del balance energético en el sistema asociado (MJ ha-1).

37

14. Resumen del balance energético en los paquetes tecnológicos de higuerilla.

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ÍÍÍÍNDICE DE FIGURASNDICE DE FIGURASNDICE DE FIGURASNDICE DE FIGURAS

PáginaPáginaPáginaPágina

1. Cultivos en estudio en el INIFAP (piñón, remolacha azucarera, higuerilla y sorgo dulce).

6

2. Ciclo interno del carbono .

8

3. Esquema general del balance de energía (entradas y salidas) en la producción de biodiesel.

13

4. Etapas del modelo de cuantificación en el ciclo de obtención de los biocombustibles.

18

5. Planta y fruto de higuerilla (Ricinus communis L.) del banco de Germoplasma del INIFAP.

20

6. Participación del gasto energético de los insumos en la etapa agrícola del sistema higuerilla unicultivo en trópico húmedo.

24

7. Gasto energético por etapa del sistema de higuerilla unicultivo trópico húmedo.

27

8. Participación del gasto energético de los insumos en la etapa agrícola del sistema de higuerilla unicultivo en trópico seco.

29

9. Gasto energético por etapa del sistema de higuerilla unicultivo en trópico seco.

31

10. Participación del gasto energético de los insumos en la etapa agrícola del cultivo de higuerilla.

33

11. Participación del gasto energético de los insumos en la etapa agrícola de cultivo asociado.

35

12. Participación del gasto energético por fases en el sistema higuerilla - maíz.

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I. IntroducciónI. IntroducciónI. IntroducciónI. Introducción

El desarrollo de los biocombustibles responde a la necesidad de diversificar la oferta energética y no limitarla únicamente a la energía producida por combustibles no renovables (petróleo, gas natural o carbón), y como una alternativa para la reducción de los gases de efecto invernadero (GEI), que aceleran de manera gradual los impactos asociados al cambio climático, tales como el aumento de temperatura y la variación de los periodos de lluvia, entre otros, fenómenos que afectan directamente a la agricultura, biodiversidad, seguridad alimentaria, salud, infraestructura e industria.

El estudio e investigación sobre cultivos bioenergéticos en México obedece a la necesidad de diversificar la matriz energética y reducir la emisión de gases de efecto invernadero mediante el uso de biocombustibles líquidos (Zamarripa et al., 2010). Los biocombustibles se han presentado como una fuente de energía que pueden aumentar la seguridad de aprovisionamiento, reducir las emisiones contaminantes de los vehículos y constituirse en una nueva fuente de ingresos para los productores agrícolas (OECD, 2008). El Gobierno Federal está realizando acciones de fomento a productos con un alto potencial para la producción de biocombustibles en el marco del Plan Nacional de Desarrollo (PND) 2007-2012, y apoyado en la Ley de Promoción y Desarrollo de Bioenergéticos que determina que los biocombustibles deben contribuir a la diversificación de energías y al desarrollo sustentable (DOF, 2008).

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México requiere impulsar el uso de energía renovable eficiente y limpia como los biocombustibles con el fin de reducir las emisiones gaseosas que favorecen el incremento de la temperatura media de la tierra (Zamarripa et al., 2009). El Instituto Nacional de Investigaciones Forestales, Agrícolas y Pecuarias (INIFAP) actualmente realiza actividades de investigación y desarrollo de tecnología en cultivos agrícolas con potencial para la producción de biocombustibles como el piñón mexicano (Jatropha curcas L.), higuerilla (Ricinus

communis L.) para producción de biodiesel; sorgo dulce (Sorghum bicolor L.) y remolacha azucarera (Beta vulgaris) para la obtención de bioetanol, en diferentes regiones del país (Figura 1). Así mismo, se realizan estudios de rentabilidad económica, aspectos sociales, ambientales y de balance energético, con el objetivo de determinar la viabilidad técnica, social, económica y ambiental de dichos cultivos como materia prima para la producción de biocombustibles.

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Balance energético del cultivo de higuerilla (Balance energético del cultivo de higuerilla (Balance energético del cultivo de higuerilla (Balance energético del cultivo de higuerilla (

Figura 1. Figura 1. Figura 1. Figura 1. Cultivos en estudio en el INIFAP (piñón, remolacha azucsorgo dulce e higuerilla) Sin embargo,una fuente energética deben vida (ACV)(Guinée, de impacto y que resulte con un balance de energía positivo para que se promuevan como una medida de mitigación sustentable ante el cambio climático. El balance de elos 70’s, cuando la industria para obtener biocombustible comenzó a determinar si el etanol era un substituto energético adecuado de la gasolina a partir de A partir de los 80’s resurge el incombustible por biocombustibdebido a los altos preclas expectativas de escasez de los recursos fósiles (Shapourial., 1995).

Balance energético del cultivo de higuerilla (Balance energético del cultivo de higuerilla (Balance energético del cultivo de higuerilla (Balance energético del cultivo de higuerilla (Ricinus Ricinus Ricinus Ricinus communis communis communis communis L.) L.) L.) L.) para la producción de biodieselpara la producción de biodieselpara la producción de biodieselpara la producción de biodiesel

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Cultivos en estudio en el INIFAP (piñón, remolacha azuchiguerilla).

, para que los biocombustibles se constituyan como una fuente energética deben partir de un análisis del ciclo de

(Guinée, 2001), que contemple todos los aspectos de impacto y que resulte con un balance de energía positivo para que se promuevan como una medida de mitigación sustentable ante el cambio climático.

balance de energía en los biocombustibles fue establecido en los 70’s, cuando la industria para obtener biocombustible comenzó a determinar si el etanol era un substituto energético

uado de la gasolina a partir de cultivos agrícolas.

A partir de los 80’s resurge el interés de sustituir el combustible por biocombustibles destinados al transporte, debido a los altos precios de la gasolina y del diesel; así como a las expectativas de escasez de los recursos fósiles (Shapouri

L.) L.) L.) L.)

Cultivos en estudio en el INIFAP (piñón, remolacha azucarera,

iocombustibles se constituyan como análisis del ciclo de

que contemple todos los aspectos de impacto y que resulte con un balance de energía positivo para que se promuevan como una medida de mitigación

establecido en los 70’s, cuando la industria para obtener biocombustible comenzó a determinar si el etanol era un substituto energético

terés de sustituir el transporte, así como a

las expectativas de escasez de los recursos fósiles (Shapouri et

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Para que los biocombustibles se constituyan en una fuente de energía renovable alterna, deben de contar con un balance de energía que indique que la relación entre la energía fósil de entrada, y la energía renovable generada es positiva (Zamarripa et al., 2010). Un balance energético positivo implica que el insumo es un substituto adecuado, el cual permite deducir que el biocombustible proporciona mayor energía que aquella energía no renovable empleada en su producción. Esto conlleva a reducir las importaciones de recursos no renovables, y a contribuir a la seguridad energética nacional.

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IIIII. Balance energético: conceptoI. Balance energético: conceptoI. Balance energético: conceptoI. Balance energético: concepto

Un balance de energía positivo es un valor internacional requisitado para bioenergéticos derivados de cultivos agrícolas, se comprueba que es un sustituto energético viable por ser un combustible renovable, que requiere menos energía, y además es benéfico al medio ambiente por la captura del dióxido de carbono (CO2) atmosférico que realizan las plantas (Figura 2).

Figura 2.Figura 2.Figura 2.Figura 2. Ciclo interno del carbono (Patzek, 2004)

El mejoramiento continuo en la tecnología (insumos agrícolas y de transformación) permite utilizar menor cantidad de insumos para la producción de cultivos bioenergéticos, representando lo anterior un factor importante para obtener resultados positivos en el balance energético (Janulis, 2004).

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Esto impacta directamente en la disminución de costos por menor uso energético por unidad de biocombustible producido, y aumenta la eficiencia energética en la cadena producción-transformación. El balance energético no sólo determina la energía contenida en el biocombustible, si no que documenta y pone en evidencia las etapas con mayor consumo energético en la producción (Shapouri et al., 2002). II.1 ¿Qué II.1 ¿Qué II.1 ¿Qué II.1 ¿Qué es balance de energía?es balance de energía?es balance de energía?es balance de energía?

Es la diferencia entre la energía de entrada y la energía de salida durante el proceso de obtención y transformación de los insumos bioenergéticos, con la finalidad de determinar la energía neta. Los modelos más utilizados provienen de la Primera Ley de la Termodinámica, que con ciertas consideraciones es conocida como la Ley de la Conservación de la Energía; la cual señala que la energía puede ser transformada de una forma u otra, pero no puede ser creada ni destruida (Kotas, 1985). En el balance energético de los biocombustibles, a diferencia de los balances de energía tradicional, se toman en cuenta todas las formas de energía no renovable como equivalentes en la entrada.

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II.2 Objetivos del balance energéticoII.2 Objetivos del balance energéticoII.2 Objetivos del balance energéticoII.2 Objetivos del balance energético

• Cuantificar los insumos en la etapa agrícola, etapa industrial y en la fase de transporte.

• Determinar si un tipo de insumo para biocombustible, es un sustituto energéticamente adecuado bajo cierta condición agroecológica del combustible fósil.

• Caracterizar el consumo y aportación de energía durante la producción - transformación de determinado cultivo energético.

• Determinar las etapas y actividades de mayor consumo de energía.

• Analizar si el proceso en su conjunto es energéticamente eficiente.

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II.3 II.3 II.3 II.3 Finalidad del balance energéticoFinalidad del balance energéticoFinalidad del balance energéticoFinalidad del balance energético El balance energético explora los requerimientos de entrada de energía por cada etapa de la cadena producción-transformación del biocombustible en una fecha determinada. Ayuda a determinar las etapas y actividades donde se tienen los mayores consumos energéticos originados en cultivo, proceso de transformación, entidad geográfica, apoyado con información derivada de la documentación reunida como condiciones iniciales del terreno, productos empleados y consumos. Lo anterior permite la formulación de una estrategia de validación para aquellas zonas, donde se desea aumentar la productividad a través de disminuir costos gracias al balance de energía positivo así como al incremento del índice energético (Pimentel, 2003). Una vez completada la validación con resultados positivos, debido al control de las variables obtenidas por la base de datos previamente inventariada, se podrán realizar las recomendaciones técnicas pertinentes acerca de los paquetes tecnológicos de los cultivos. Los resultados del balance de energía a nivel nacional constituirán un elemento importante en la toma de decisiones en materia de política energética para biocombustibles.

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III. Balance energético aplicado al biocombustibleIII. Balance energético aplicado al biocombustibleIII. Balance energético aplicado al biocombustibleIII. Balance energético aplicado al biocombustible

El balance energético permite explorar la cantidad de energía en combustible fósil que es empleada para obtener el biocombustible a través de un inventario de insumos en cada una de las actividades y etapas (Lewis, 1996; Sheenan, 1998), expresado por medio de unidades de energía, los flujos de consumo energético no renovable (entradas) y producción energética a partir de recursos renovables (salidas) (Figura 3). Todo el proceso toma como sistema de análisis un período de tiempo determinado. A continuación se describen las entradas y salidas:

• Entradas. Se involucra la energía de consumo directo como combustibles, electricidad, agua y gas, e indirecta como energía asociada al transporte de fertilizantes y de materiales.

• Salidas. Se integra la energía directa de los productos como el biodiesel y bioetanol e indirecta proveniente de los subproductos como leña, pasta y glicerina.

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Figura 3.Figura 3.Figura 3.Figura 3. Esquema general del balance de energía (entradas y salidas) de la producción de biodiesel.

A partir de los datos de entrada y salida en el proceso de producción del biocombustible, se puede determinar el índice energético (energía de salida / energía de entrada), lo que permite cuantificar la energía que se obtiene por unidad de energía aportada. Cuando el valor del índice energético resulte mayor a uno el balance es positivo y cuando el valor del índice energético es menor a uno, entonces el balance es negativo. El INIFAP y la Red Mexicana de Bioenergía (REMBIO) establecen que una relación energética con valor de dos es aceptable y valores superiores a tres son óptimos y deseables.

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IVIVIVIV. Importancia del balance energético. Importancia del balance energético. Importancia del balance energético. Importancia del balance energético

El balance de energía tiene por objetivo determinar la factibilidad del insumo o cultivo como substituto de combustibles convencionales. El balance de energía es un valor requerido a nivel internacional para los biocombustibles derivados de cultivos agrícolas, lo cual permite comprobar la viabilidad energética del insumo (López et al., 2010). A nivel internacional en la Unión Europea sólo se podrán emplear biocombustibles producidos de modo sostenible. Es decir aquellos que sean eficientes al reducir el efecto invernadero; es por ello que deben cumplir con los requerimientos siguientes:

• El balance energético tiene que ser altamente positivo, es decir, la energía útil tiene que ser mayor que la energía consumida en el proceso de obtención del biocombustible.

• Una reducción en los GEI de 35 % actualmente; en el año 2017 de 50 % y en el 2018 un 60 %.

• Los cultivos para los biocombustibles no deben afectar zonas naturales con un gran valor de biodiversidad.

Para garantizar que los biocombustibles respeten la normativa europea sobre sustentabilidad, la Directiva Europea de Energías Renovables (DEER) propone inspectores que verifiquen la procedencia de la biomasa (DEER, 2009).

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A partir de los datos del balance energético, se puede justificar o no, en términos de eficiencia energética, la producción del cultivo agrícola y su transformación a biocombustible. Los resultados del cálculo de las energías de entrada en los cultivos agrícolas, son valores que dependen de la zona de producción y de la tecnología usada. Lo anterior es debido a que hay regiones que requieren utilizar combustible para bombeo, y en otras el cultivo es de temporal. Estos resultados también varían en función de los fertilizantes, otros insumos químicos; combustibles líquidos, gaseosos, sólidos y otros, empleados en la producción agrícola. En cuanto a las resoluciones de la transformación del cultivo agrícola a biocombustible, se tienen igualmente variaciones en función de la industria transformadora, por gastos energéticos directos e indirectos debido a su capacidad instalada, productividad, tecnología y tipo de procesos empleados. Esta variación obedece a que los componentes del balance energético son sensibles a cualquier incremento o decremento energético. En el balance de energía, cuando la relación energética es menor a 1 significa que la producción es más consumidora que productora de energía, para lo cual se deberán analizar e identificar los elementos con mayor consumo energético, que permitirá reducir el impacto ambiental en combustibles convencionales. La determinación de estos elementos permite proponer diferentes soluciones que deberán ser puestas en acción con la intención de aumentar el valor positivo de la relación energética (Quintero et al., 2008).

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Balance energético del cultivo de higuerilla (Balance energético del cultivo de higuerilla (Balance energético del cultivo de higuerilla (Balance energético del cultivo de higuerilla (Ricinus Ricinus Ricinus Ricinus communis communis communis communis L.) L.) L.) L.) para la producción de biodieselpara la producción de biodieselpara la producción de biodieselpara la producción de biodiesel

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V. V. V. V. Directrices generales para la elabDirectrices generales para la elabDirectrices generales para la elabDirectrices generales para la elaboración del balance oración del balance oración del balance oración del balance energéticoenergéticoenergéticoenergético De acuerdo con Macedo et al., (2004), Hill et al., (2006), DEER (2009), el método más empleado para elaborar un balance energético en cultivos agrícolas es el siguiente:

• Constitución de un comité de expertos para evaluar e identificar a los responsables que pueden contribuir a la obtención de datos de la cadena de producción.

• Descripción de los bioenergéticos estudiados partir de sus etapas de producción.

• Determinación de las fronteras del sistema, y supuestos en cada estudio (límites de control) que integran el total de las etapas de producción de los bioenergéticos estudiados, hasta su almacenamiento en los sitios de distribución.

• Recolección de datos proporcionados por los responsables de la producción-transformación. Dichos datos deben ser aquellos como los consumos de los insumos en las operaciones correspondientes durante la elaboración del biocombustible, tales como: el transporte del cultivo agrícola, la conversión y distribución del biocombustible.

Page 21: Balance Energetico Cultivo de Higuerilla Para Producir Biodiesel

Balance energético del cultivo de higuerilla (Balance energético del cultivo de higuerilla (Balance energético del cultivo de higuerilla (Balance energético del cultivo de higuerilla (Ricinus Ricinus Ricinus Ricinus communis communis communis communis L.) L.) L.) L.) para la producción de biodieselpara la producción de biodieselpara la producción de biodieselpara la producción de biodiesel

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• Elaboración de los cálculos o estimación de las energías

de entrada para pesticidas, fertilizantes, combustibles líquidos, gaseosos y sólidos, así como otros utilizados en la producción del cultivo agrícola.

• Análisis de los cálculos.

• Interpretación de resultados y elaboración de propuestas del balance energético.

Page 22: Balance Energetico Cultivo de Higuerilla Para Producir Biodiesel

Balance energético del cultivo de higuerilla (Balance energético del cultivo de higuerilla (Balance energético del cultivo de higuerilla (Balance energético del cultivo de higuerilla (Ricinus Ricinus Ricinus Ricinus communis communis communis communis L.) L.) L.) L.) para la producción de biodieselpara la producción de biodieselpara la producción de biodieselpara la producción de biodiesel

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VI. Metodología para calcular el balance energéticoVI. Metodología para calcular el balance energéticoVI. Metodología para calcular el balance energéticoVI. Metodología para calcular el balance energético

La metodología utilizada para el cálculo del balance energético se basa en las directrices establecidas por Directiva Europea de Energías Renovables (DEER) de la Unión Europea; este modelo permite contabilizar el gasto energético de todos los insumos tomando en cuenta tres etapas: 1) agrícola, 2) industrial y 3) transporte. En estas etapas, los valores se analizan en forma individual (Figura 4). El desarrollo de la evaluación del balance de energía depende de la claridad con la que se tomen los flujos energéticos (Farrell et al., 2006).

Figura 4.Figura 4.Figura 4.Figura 4. Etapas del modelo de cuantificación en el ciclo de obtención de los biocombustibles.

Etapa Agrícola

Etapa de Transporte

Etapa Industrial

1

2

3

Energía. Al proceso agrícola (equipos, productos químicos, combustibles)

Energía. (Equipos, productos químicos, combustibles)

Energía. Al proceso agrícola e industrial (combustible)

Page 23: Balance Energetico Cultivo de Higuerilla Para Producir Biodiesel

Balance energético del cultivo de higuerilla (Balance energético del cultivo de higuerilla (Balance energético del cultivo de higuerilla (Balance energético del cultivo de higuerilla (Ricinus Ricinus Ricinus Ricinus communis communis communis communis L.) L.) L.) L.) para la producción de biodieselpara la producción de biodieselpara la producción de biodieselpara la producción de biodiesel

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Etapa agrícolaEtapa agrícolaEtapa agrícolaEtapa agrícola Se considera el rendimiento del cultivo agrícola (t ha-1 año), la energía de las materias primas, el tipo y la cantidad de insumos requeridos como fertilizantes, plaguicidas, pesticidas, herbicidas, en kg ha-1, y la cantidad de energía requerida para el cultivo expresado en MJ ha-1, donde se incluye el uso de maquinaria.

Etapa industrialEtapa industrialEtapa industrialEtapa industrial

La evaluación industrial considera la cantidad de insumos para la producción (kg L-1 biocombustible), el valor energético de los insumos (MJ kg-1 o MJ L-1), los subproductos y la energía requerida para el procesamiento (MJ ha-1). Etapa de transporteEtapa de transporteEtapa de transporteEtapa de transporte

Esta etapa se incluye en la metodología para calcular el gasto energético del transporte durante la etapa agrícola y hacia la planta en donde se realizará el procesamiento hasta el almacenamiento del biocombustible.

Page 24: Balance Energetico Cultivo de Higuerilla Para Producir Biodiesel

Balance energético del cultivo de higuerilla (Balance energético del cultivo de higuerilla (Balance energético del cultivo de higuerilla (Balance energético del cultivo de higuerilla (

VII.VII.VII.VII. Higuerilla (Higuerilla (Higuerilla (Higuerilla (bioenergéticobioenergéticobioenergéticobioenergético

La higuerilla encuentra de forma silvestre(Martínez, 1979).está siendo estudiado para ser explotada como un cultivo extensivo para la producción de biocombustible. Su cultivo presenta ciertas ventajas competitivas con respecto a otras oleaginosas, debido a hecho de no ser una 2011). (Figura 5)

Figura 5.Figura 5.Figura 5.Figura 5. Planta y fruto de higuerilla (germoplasma del INIFAP.

Balance energético del cultivo de higuerilla (Balance energético del cultivo de higuerilla (Balance energético del cultivo de higuerilla (Balance energético del cultivo de higuerilla (Ricinus Ricinus Ricinus Ricinus communis communis communis communis L.) L.) L.) L.) para la producción de biodieselpara la producción de biodieselpara la producción de biodieselpara la producción de biodiesel

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Higuerilla (Higuerilla (Higuerilla (Higuerilla (Ricinus communisRicinus communisRicinus communisRicinus communis LLLL....) espe) espe) espe) especie con potencial cie con potencial cie con potencial cie con potencial bioenergéticobioenergéticobioenergéticobioenergético

(R. communis L.), es una planta tropical que se encuentra de forma silvestre en diversas regiones de México(Martínez, 1979). El potencial bioenergético de esta planta está siendo estudiado para ser explotada como un cultivo extensivo para la producción de biocombustible. Su cultivo presenta ciertas ventajas competitivas con respecto a otras

, debido a su rusticidad y principalmente por el hecho de no ser una planta con fines alimenticios (Zamarripa,

Figura 5).

Planta y fruto de higuerilla (R. communis L.) del banco de germoplasma del INIFAP.

L.) L.) L.) L.)

cie con potencial cie con potencial cie con potencial cie con potencial

es una planta tropical que se en diversas regiones de México

bioenergético de esta planta está siendo estudiado para ser explotada como un cultivo extensivo para la producción de biocombustible. Su cultivo presenta ciertas ventajas competitivas con respecto a otras

su rusticidad y principalmente por el (Zamarripa,

L.) del banco de

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Balance energético del cultivo de higuerilla (Balance energético del cultivo de higuerilla (Balance energético del cultivo de higuerilla (Balance energético del cultivo de higuerilla (Ricinus Ricinus Ricinus Ricinus communis communis communis communis L.) L.) L.) L.) para la producción de biodieselpara la producción de biodieselpara la producción de biodieselpara la producción de biodiesel

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La higuerilla se encuentra ampliamente distribuida por su cultivo con fines industriales, por su rápido crecimiento y por su uso como planta ornamental. Brasil, India, China, Etiopia y Paraguay son los principales países productores (FAO, 2006). R. communis L. es una especie para la producción de biodiesel que reúne ventajas agronómicas y tecnológicas, tales como una amplia adaptación a zonas marginales, alto potencial de rendimiento, disposición de riqueza genética para la selección de variedades y no compite con la alimentación humana (Zamarripa et al., 2010). Los resultados de investigación realizados sobre el cultivo de higuerilla en el programa de bioenergéticos del INIFAP, muestran que este cultivo presenta ventajas agroindustriales, debido a que sus rendimientos varían de 2 a 5 t de grano seco por unidad de superficie en un año del cultivo (Zamarripa, 2010). López et al. (2010) concluyeron que la higuerilla bajo un sistema de producción intensivo y en unicultivo es un insumo de alta eficiencia energética que puede ser una alternativa como cultivo energético.

Page 26: Balance Energetico Cultivo de Higuerilla Para Producir Biodiesel

Balance energético del cultivo de higuerilla (Balance energético del cultivo de higuerilla (Balance energético del cultivo de higuerilla (Balance energético del cultivo de higuerilla (Ricinus Ricinus Ricinus Ricinus communis communis communis communis L.) L.) L.) L.) para la producción de biodieselpara la producción de biodieselpara la producción de biodieselpara la producción de biodiesel

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VIII. VIII. VIII. VIII. Estudios de balance energéticoEstudios de balance energéticoEstudios de balance energéticoEstudios de balance energético Los resultados que se muestran a continuación fueron obtenidos a partir de tres paquetes tecnológicos de higuerilla, los cuales fueron desarrollados por la Red de Investigación de Bioenergéticos del INIFAP. VIII.1 VIII.1 VIII.1 VIII.1 Caso 1. Caso 1. Caso 1. Caso 1. Paquete tecnológicoPaquete tecnológicoPaquete tecnológicoPaquete tecnológico de higuerilla en trópico de higuerilla en trópico de higuerilla en trópico de higuerilla en trópico húmedohúmedohúmedohúmedo Este paquete tecnológico está basado en un sistema de producción de unicultivo de temporal de higuerilla (R.

communis L.) bajo condiciones de trópico húmedo, con una distancia de siembra de 2 x 1.72 m, que equivale a una densidad de población de 2 900 plantas ha-1. El rendimiento fue de 2 t ha-1 al año de grano seco sin aplicación de fertilizantes. En este estudio se muestran los resultados del gasto energético en MJ ha-1 durante la producción de la materia prima, la fase de transporte y la etapa industrial.

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Balance energético del cultivo de higuerilla (Balance energético del cultivo de higuerilla (Balance energético del cultivo de higuerilla (Balance energético del cultivo de higuerilla (Ricinus Ricinus Ricinus Ricinus communis communis communis communis L.) L.) L.) L.) para la producción de biodieselpara la producción de biodieselpara la producción de biodieselpara la producción de biodiesel

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En el Cuadro 1, se aprecia que el mayor consumo de energía corresponde a las actividades de preparación del terreno (3 159 MJ ha-1), lo que representa el 94 % del gasto total de esta etapa debido a los altos insumos utilizados por la maquinaria. La siembra manual junto con la aplicación de herbicida reflejó un consumo energético bajo (6 %).

Cuadro 1. Consumo de energía en la etapa agrícola de la Cuadro 1. Consumo de energía en la etapa agrícola de la Cuadro 1. Consumo de energía en la etapa agrícola de la Cuadro 1. Consumo de energía en la etapa agrícola de la producción de higuerilla como unicultivo en trópico húmedo.producción de higuerilla como unicultivo en trópico húmedo.producción de higuerilla como unicultivo en trópico húmedo.producción de higuerilla como unicultivo en trópico húmedo.

Etapa AgrícolaEtapa AgrícolaEtapa AgrícolaEtapa Agrícola (MJ ha(MJ ha(MJ ha(MJ ha----1111)))) Gasto Gasto Gasto Gasto EnergéticoEnergéticoEnergéticoEnergético (MJ ha(MJ ha(MJ ha(MJ ha----1111))))

(%)(%)(%)(%)

Preparación del Preparación del Preparación del Preparación del TerrenoTerrenoTerrenoTerreno

3159 94

Limpia del terreno 810

Barbecho 1080

Rastreo 1080

Surcado 189

SiembraSiembraSiembraSiembra 145 4

Siembra manual 145

Manejo del CultivoManejo del CultivoManejo del CultivoManejo del Cultivo 65 2

Aplicación de Herbicida 65

Total Total Total Total 3369336933693369 100100100100

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Balance energético del cultivo de higuerilla (Balance energético del cultivo de higuerilla (Balance energético del cultivo de higuerilla (Balance energético del cultivo de higuerilla (

Figura 6.Figura 6.Figura 6.Figura 6. Participación del gasto energético de los insumos en la etapa agrícola del sistema

En la Figura 6los factores que aumenta significativamente el gasto energético en esta etapa congasto del aceite, semilla y herbicidaconsumo energético en la etapa agrícola. En el Cuadro 2energía en la fase de transporte (durante la etapa agrícola y hasta la planta de procesamiento). transporte durante la etapa agrícolarepresenta el 86 % sobre el total de la energía consumida en esta fase, debido a que existe un número mayor de actividades que requieren el consumo de combustible durante todo el ciclo productivo del cultivode procesamiento que ocupa un 14 % en esta segunda etapa.

Balance energético del cultivo de higuerilla (Balance energético del cultivo de higuerilla (Balance energético del cultivo de higuerilla (Balance energético del cultivo de higuerilla (Ricinus Ricinus Ricinus Ricinus communis communis communis communis L.) L.) L.) L.) para la producción de biodieselpara la producción de biodieselpara la producción de biodieselpara la producción de biodiesel

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Participación del gasto energético de los insumos en la etapa agrícola del sistema higuerilla unicultivo en trópico húmedo.

En la Figura 6, se aprecia que el consumo de diesel es uno de los factores que aumenta significativamente el gasto energético en esta etapa con una participación del 91 %, mientras que el gasto del aceite, semilla y herbicida, no alcanzan ni un 10 % del consumo energético en la etapa agrícola.

Cuadro 2, se presentan los resultados del consumo de energía en la fase de transporte (durante la etapa agrícola y hasta la planta de procesamiento). El consumo energético

durante la etapa agrícola es de 1560 MJ harepresenta el 86 % sobre el total de la energía consumida en

debido a que existe un número mayor de actividades que requieren el consumo de combustible durante todo el ciclo

del cultivo comparado con el gasto hacia la fábrica de procesamiento que ocupa un 14 % en esta segunda etapa.

L.) L.) L.) L.)

Participación del gasto energético de los insumos en la etapa

se aprecia que el consumo de diesel es uno de los factores que aumenta significativamente el gasto energético

91 %, mientras que el no alcanzan ni un 10 % del

se presentan los resultados del consumo de energía en la fase de transporte (durante la etapa agrícola y

l consumo energético del es de 1560 MJ ha-1; esto

representa el 86 % sobre el total de la energía consumida en debido a que existe un número mayor de actividades

que requieren el consumo de combustible durante todo el ciclo hacia la fábrica

de procesamiento que ocupa un 14 % en esta segunda etapa.

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Balance energético del cultivo de higuerilla (Balance energético del cultivo de higuerilla (Balance energético del cultivo de higuerilla (Balance energético del cultivo de higuerilla (Ricinus Ricinus Ricinus Ricinus communis communis communis communis L.) L.) L.) L.) para la producción de biodieselpara la producción de biodieselpara la producción de biodieselpara la producción de biodiesel

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Cuadro 2. Cuadro 2. Cuadro 2. Cuadro 2. Consumo de energía del transporte de la etapa agrícola hasta la fábrica de procesamiento.

Fase de Transporte Fase de Transporte Fase de Transporte Fase de Transporte Gasto Energético Gasto Energético Gasto Energético Gasto Energético (MJ/L)(MJ/L)(MJ/L)(MJ/L)

((((%%%%))))

Transporte de insumos y cosecha (gasolina)

1560 86

Transporte a Fábrica (diesel) 250

14

Total Total Total Total 1810181018101810 100100100100

Para la producción energética se consideró el rendimiento de semilla por hectárea obtenido; además se tomó en cuenta un 52 % de contenido en aceite y un 85 % de eficiencia en la extracción de prensado (2 t ha-1 x 0.52 x 0.85), lo que dio como resultado 0.88 t ha-1 año de aceite. El poder calorífico del aceite de higuerilla usado fue de 39.5 MJ/kg. En la etapa industrial, la planta de extracción de aceite tiene la capacidad de 5 t día, la planta de transesterificación es de una capacidad de 2000 L día y el consumo energético para 2 t de semillas del cultivo se muestra en el Cuadro 3.

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Balance energético del cultivo de higuerilla (Balance energético del cultivo de higuerilla (Balance energético del cultivo de higuerilla (Balance energético del cultivo de higuerilla (Ricinus Ricinus Ricinus Ricinus communis communis communis communis L.) L.) L.) L.) para la producción de biodieselpara la producción de biodieselpara la producción de biodieselpara la producción de biodiesel

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Cuadro 3. Cuadro 3. Cuadro 3. Cuadro 3. Consumo energético en la etapa industrial (2 t semilla).

MJ haMJ haMJ haMJ ha----1111 Energía para Extracción 44.35 Kwh t

Energía para Transesterificación 81.57 Kwh t

TTTTotalotalotalotal 125.92125.92125.92125.92 Kwh tKwh tKwh tKwh t 2382238223822382

En el Cuadro 4 se muestra el resumen del gasto energético en las tres etapas analizadas en este estudio. Se obtuvo un consumo total de 7 561 MJ ha-1 con una producción energética con base a 2 t ha-1 de 29 331 MJ ha-1; lo cual generó una relación energética de 1: 3.88. El valor anterior indica que en estas etapas involucradas el balance de energía es altamente positivo, ya que la energía útil es mayor a la energía utilizada. Cuadro Cuadro Cuadro Cuadro 4444. . . . Balance energético del cultivo de higuerilla para la producción de biodiesel (MJ ha-1). Etapa Agrícola 3 369

Etapa de Transporte 1 810

Etapa Industrial 2 382

Consumo TotalConsumo TotalConsumo TotalConsumo Total 7 5617 5617 5617 561

Producción EnergéticaProducción EnergéticaProducción EnergéticaProducción Energética 29 33129 33129 33129 331

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Balance energético del cultivo de higuerilla (Balance energético del cultivo de higuerilla (Balance energético del cultivo de higuerilla (Balance energético del cultivo de higuerilla (

En la Figura 7por etapas. Lenergético con un 45 %31 %. La etapa de transporte también tiene una aportación importante en el sistema con un 24 % sobre el gasto energético total.

Figura 7.Figura 7.Figura 7.Figura 7. Gasto energético por etapa del sistema higuerilla unicultivohúmedo.

Balance energético del cultivo de higuerilla (Balance energético del cultivo de higuerilla (Balance energético del cultivo de higuerilla (Balance energético del cultivo de higuerilla (Ricinus Ricinus Ricinus Ricinus communis communis communis communis L.) L.) L.) L.) para la producción de biodieselpara la producción de biodieselpara la producción de biodieselpara la producción de biodiesel

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En la Figura 7 se observa la participación del gasto de energía por etapas. La etapa agrícola representa el mayor gasto energético con un 45 %, seguida de la etapa industrial con un 31 %. La etapa de transporte también tiene una aportación importante en el sistema con un 24 % sobre el gasto energético total.

Gasto energético por etapa del sistema higuerilla unicultivo

L.) L.) L.) L.)

del gasto de energía a etapa agrícola representa el mayor gasto

seguida de la etapa industrial con un 31 %. La etapa de transporte también tiene una aportación importante en el sistema con un 24 % sobre el gasto

Gasto energético por etapa del sistema higuerilla unicultivo trópico

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Balance energético del cultivo de higuerilla (Balance energético del cultivo de higuerilla (Balance energético del cultivo de higuerilla (Balance energético del cultivo de higuerilla (Ricinus Ricinus Ricinus Ricinus communis communis communis communis L.) L.) L.) L.) para la producción de biodieselpara la producción de biodieselpara la producción de biodieselpara la producción de biodiesel

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VIII.2 VIII.2 VIII.2 VIII.2 Caso 2. Caso 2. Caso 2. Caso 2. Paquete tecnológicoPaquete tecnológicoPaquete tecnológicoPaquete tecnológico de higuerilla en trópico de higuerilla en trópico de higuerilla en trópico de higuerilla en trópico secosecosecoseco

Para el estudio energético se consideró el sistema de producción en unicultivo de temporal bajo condiciones de trópico seco, con una distancia de siembra de 3 x 1.5 m y una densidad de población de 2 222 plantas ha-1. Se consideró un rendimiento de 4 t ha-1 al año de grano seco con 47 % de contenido de aceite.

En el Cuadro 5, se aprecia que la actividad de preparación del terreno tuvo un gasto energético de 1946 MJ ha-1, lo que representó el 33 % del gasto en la etapa agrícola, mientras que la actividad de siembra del cultivo tan solo representó el 1 %. El manejo del cultivo representa el mayor consumo con 3962 MJ ha-1, debido al uso de fertilizantes de alto poder calorífico, lo cual reflejó un 66 % del consumo total energético. Cuadro 5. Consumo de energía en la etapa agrícola de la producción Cuadro 5. Consumo de energía en la etapa agrícola de la producción Cuadro 5. Consumo de energía en la etapa agrícola de la producción Cuadro 5. Consumo de energía en la etapa agrícola de la producción de higuerilla como unicultivo ede higuerilla como unicultivo ede higuerilla como unicultivo ede higuerilla como unicultivo en trópico seco.n trópico seco.n trópico seco.n trópico seco.

Etapa AgrícolaEtapa AgrícolaEtapa AgrícolaEtapa Agrícola (MJ ha(MJ ha(MJ ha(MJ ha----1111)))) Gasto Gasto Gasto Gasto

Energético Energético Energético Energético (MJ ha(MJ ha(MJ ha(MJ ha----1111))))

(%)(%)(%)(%)

Preparación del TerrenoPreparación del TerrenoPreparación del TerrenoPreparación del Terreno 1946 33 Barbecho 1230 Rastreo 615 Surcado 101 SiembraSiembraSiembraSiembra 55 1 Siembra manual 55 Manejo del CultivoManejo del CultivoManejo del CultivoManejo del Cultivo 3962 66 Aplicación de Herbicida 131 Fertilización sólida 3830 Total Total Total Total 5963596359635963 100100100100

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Balance energético del cultivo de higuerilla (Balance energético del cultivo de higuerilla (Balance energético del cultivo de higuerilla (Balance energético del cultivo de higuerilla (

El consumo de fertilizantes representóenergético total seguido %, mientras que el uso del lubricante,representaronetapa agrícola (Figura 8).

Figura 8.Figura 8.Figura 8.Figura 8. Participación del gasto energético de los insumos en la etapa agrícola del sistema higuerilla unicultivo en trópico seco

En el cuadro energía en la fase de transporte. El consumo energético del transporte en la etapa agrícola representótotal de la energíapara este segundo caso de estudio los valoressimilares al primer

Cuadro 6. Cuadro 6. Cuadro 6. Cuadro 6. Consumo de energía del transporte de la etapa agrícola hasta la fábrica de procesamiento.

Fase de Transporte Fase de Transporte Fase de Transporte Fase de Transporte

Transporte de insumos y cosecha (gasolina) Transporte a Fábrica (diesel)Total Total Total Total

Balance energético del cultivo de higuerilla (Balance energético del cultivo de higuerilla (Balance energético del cultivo de higuerilla (Balance energético del cultivo de higuerilla (Ricinus Ricinus Ricinus Ricinus communis communis communis communis L.) L.) L.) L.) para la producción de biodieselpara la producción de biodieselpara la producción de biodieselpara la producción de biodiesel

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sumo de fertilizantes representó más del 50 % del gasto energético total seguido por el diesel con un poco más del 30 %, mientras que el uso del lubricante, herbicida y semilla representaron el 4 % sobre el gasto energético total durante la etapa agrícola (Figura 8).

Participación del gasto energético de los insumos en la etapa agrícola del sistema higuerilla unicultivo en trópico seco.

cuadro 6, se muestran los resultados del consumo de energía en la fase de transporte. El consumo energético del

en la etapa agrícola representó el 86 % sobre el total de la energía consumida en esta etapa, lo cual indica que para este segundo caso de estudio los valores porcentualessimilares al primero.

Consumo de energía del transporte de la etapa agrícola hasta la fábrica de procesamiento.

Fase de Transporte Fase de Transporte Fase de Transporte Fase de Transporte Gasto Energético Gasto Energético Gasto Energético Gasto Energético

(MJ/L)(MJ/L)(MJ/L)(MJ/L) Transporte de insumos y cosecha 3000

Fábrica (diesel) 500 3500350035003500

L.) L.) L.) L.)

más del 50 % del gasto diesel con un poco más del 30

herbicida y semilla otal durante la

Participación del gasto energético de los insumos en la etapa

resultados del consumo de energía en la fase de transporte. El consumo energético del

el 86 % sobre el indica que

porcentuales son

Consumo de energía del transporte de la etapa agrícola

(%)(%)(%)(%)

86

14 100100100100

Page 34: Balance Energetico Cultivo de Higuerilla Para Producir Biodiesel

Balance energético del cultivo de higuerilla (Balance energético del cultivo de higuerilla (Balance energético del cultivo de higuerilla (Balance energético del cultivo de higuerilla (Ricinus Ricinus Ricinus Ricinus communis communis communis communis L.) L.) L.) L.) para la producción de biodieselpara la producción de biodieselpara la producción de biodieselpara la producción de biodiesel

30

Para obtener la producción energética del aceite se tomó como punto de partida un contenido de aceite del 47 % y un 85 % de eficiencia en la extracción de prensado; el rendimiento en semillas secas obtenido al año bajo estas condiciones fue de 4 t ha-1, lo que dió como resultado 1.60 t ha-1 año de aceite. En la etapa industrial, la planta de extracción de aceite tiene la capacidad de 5 t día; mientras que la planta de transesterificación es de una capacidad de 2000 L día y el consumo energético para 4 t de semillas del cultivo es de 3901 MJ ha-1 (Cuadro 7). Cuadro Cuadro Cuadro Cuadro 7777. . . . Consumo energético en la etapa industrial (4 t semilla).

MJ haMJ haMJ haMJ ha----1111 Energía p/ Extracción 44.35 Kwh t

Energía p/ Transesterificación 81.57 Kwh t

TTTTotalotalotalotal 125.92125.92125.92125.92 Kwh tKwh tKwh tKwh t 3901390139013901

En el Cuadro 8, se observa el resumen del gasto energético. El consumo total fue de 13 364 MJ ha-1 con una producción energética con base en 4 t ha-1, de 63 121 MJ ha-1. Este resultado conduce a una relación energética de 1: 4.72, es decir, por cada unidad de combustible fósil se generan 4.72 unidades de energía renovable.

Page 35: Balance Energetico Cultivo de Higuerilla Para Producir Biodiesel

Balance energético del cultivo de higuerilla (Balance energético del cultivo de higuerilla (Balance energético del cultivo de higuerilla (Balance energético del cultivo de higuerilla (

Cuadro Cuadro Cuadro Cuadro 8888. . . . Balance energético del cultivo de higuerilla para la producción de biodiesel (MJ ha

Etapa Agrícola

Etapa de Transporte

Etapa Industrial

Consumo TotalConsumo TotalConsumo TotalConsumo Total

Producción EnergéticaProducción EnergéticaProducción EnergéticaProducción Energética

En la Figura 9energía de la etapa agrícola es el mayorla etapa industrial y de transporte tienemuy similar con 29 y 26 %

Figura 9. Figura 9. Figura 9. Figura 9. Gasto energético por etapa del sistema higuerilla unicultivo en trópico seco.

Balance energético del cultivo de higuerilla (Balance energético del cultivo de higuerilla (Balance energético del cultivo de higuerilla (Balance energético del cultivo de higuerilla (Ricinus Ricinus Ricinus Ricinus communis communis communis communis L.) L.) L.) L.) para la producción de biodieselpara la producción de biodieselpara la producción de biodieselpara la producción de biodiesel

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Balance energético del cultivo de higuerilla para la producción de biodiesel (MJ ha-1).

Etapa Agrícola 5963

Etapa de Transporte 3500

Etapa Industrial 3901

Consumo TotalConsumo TotalConsumo TotalConsumo Total 13 36413 36413 36413 364

Producción EnergéticaProducción EnergéticaProducción EnergéticaProducción Energética 63 12163 12163 12163 121

En la Figura 9, se aprecia que la participación del gasto de energía de la etapa agrícola es el mayor, con 45 % mientras que

ndustrial y de transporte tienen un gasto energético similar con 29 y 26 %, respectivamente.

Gasto energético por etapa del sistema higuerilla unicultivo en

L.) L.) L.) L.)

Balance energético del cultivo de higuerilla para la producción

e aprecia que la participación del gasto de con 45 % mientras que n un gasto energético

Gasto energético por etapa del sistema higuerilla unicultivo en

Page 36: Balance Energetico Cultivo de Higuerilla Para Producir Biodiesel

Balance energético del cultivo de higuerilla (Balance energético del cultivo de higuerilla (Balance energético del cultivo de higuerilla (Balance energético del cultivo de higuerilla (Ricinus Ricinus Ricinus Ricinus communis communis communis communis L.) L.) L.) L.) para la producción de biodieselpara la producción de biodieselpara la producción de biodieselpara la producción de biodiesel

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VIII.3 VIII.3 VIII.3 VIII.3 Caso 3. Caso 3. Caso 3. Caso 3. Paquete tecnológico Paquete tecnológico Paquete tecnológico Paquete tecnológico de higuerilla asociado de higuerilla asociado de higuerilla asociado de higuerilla asociado con maízcon maízcon maízcon maíz.... El objetivo de asociar el cultivo de maíz con el cultivo de higuerilla, es generar mayores ingresos, mantener la seguridad alimentaria y distribuir los costos de cultivo. En este paquete tecnológico de higuerilla el sistema de producción es intensivo en trópico seco bajo condiciones de temporal, con una distancia de siembra de 3 x 1.5 m y una densidad de población de 2 222 plantas ha-1. Con el sistema de plantación anterior se obtiene un rendimiento de 4 t ha-1 al año de grano seco, con 47 % de aceite. El cultivo asociado se analiza de igual manera, bajo un sistema de temporal con una densidad de población de 46 000 plantas ha-1. En el Cuadro 9 se observa el gasto energético de las actividades en la etapa agrícola del cultivo de higuerilla. Se aprecia que el porcentaje que persiste al igual que en el caso dos, y que aumenta muy significativamente el gasto energético dentro de la etapa agrícola, es el del manejo del cultivo con un gasto energético de 4 066 MJ ha-1 por uso de fertilizantes, es decir, el 67 % del consumo energético.

Page 37: Balance Energetico Cultivo de Higuerilla Para Producir Biodiesel

Balance energético del cultivo de higuerilla (Balance energético del cultivo de higuerilla (Balance energético del cultivo de higuerilla (Balance energético del cultivo de higuerilla (

La Figura 10la etapa agrícolarepresenta 63 % del gasto energético totalcon un 31 %.

Figura 10.Figura 10.Figura 10.Figura 10. Participación del gasto energético de los insumos en la etapa agrícola del cultivo de higuerilla.

Cuadro 9Cuadro 9Cuadro 9Cuadro 9. Consumo de energía en la etapa agrícola de la . Consumo de energía en la etapa agrícola de la . Consumo de energía en la etapa agrícola de la . Consumo de energía en la etapa agrícola de la producción de higuerilla producción de higuerilla producción de higuerilla producción de higuerilla

Etapa AgrícolaEtapa AgrícolaEtapa AgrícolaEtapa Agrícola

Preparación del TerrenoPreparación del TerrenoPreparación del TerrenoPreparación del TerrenoBarbecho Rastreo Surcado SiembraSiembraSiembraSiembra Siembra manual Manejo del CultivoManejo del CultivoManejo del CultivoManejo del CultivoAplicación de Herbicida Fertilización sólidaTotal Total Total Total

Balance energético del cultivo de higuerilla (Balance energético del cultivo de higuerilla (Balance energético del cultivo de higuerilla (Balance energético del cultivo de higuerilla (Ricinus Ricinus Ricinus Ricinus communis communis communis communis L.) L.) L.) L.) para la producción de biodieselpara la producción de biodieselpara la producción de biodieselpara la producción de biodiesel

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La Figura 10, muestra la cantidad de los insumos empleados en la etapa agrícola; y se aprecia que el consumo de fertilizantes representa 63 % del gasto energético total, seguido del diesel con un 31 %.

Participación del gasto energético de los insumos en la etapa del cultivo de higuerilla.

. Consumo de energía en la etapa agrícola de la . Consumo de energía en la etapa agrícola de la . Consumo de energía en la etapa agrícola de la . Consumo de energía en la etapa agrícola de la producción de higuerilla producción de higuerilla producción de higuerilla producción de higuerilla

Etapa AgrícolaEtapa AgrícolaEtapa AgrícolaEtapa Agrícola (MJ ha(MJ ha(MJ ha(MJ ha----1111)))) Gasto Energético Gasto Energético Gasto Energético Gasto Energético

(MJ ha(MJ ha(MJ ha(MJ ha----1111)))) Preparación del TerrenoPreparación del TerrenoPreparación del TerrenoPreparación del Terreno 1946194619461946

1230123012301230 615615615615 101101101101 57575757

Siembra manual 57575757 Manejo del CultivoManejo del CultivoManejo del CultivoManejo del Cultivo 4066406640664066 Aplicación de Herbicida 236236236236 Fertilización sólida 3830383038303830

6069606960696069

L.) L.) L.) L.)

de los insumos empleados en y se aprecia que el consumo de fertilizantes

seguido del diesel

Participación del gasto energético de los insumos en la etapa

. Consumo de energía en la etapa agrícola de la . Consumo de energía en la etapa agrícola de la . Consumo de energía en la etapa agrícola de la . Consumo de energía en la etapa agrícola de la

Gasto Energético Gasto Energético Gasto Energético Gasto Energético ((((%%%%))))

32323232

1111

67676767

100100100100

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Balance energético del cultivo de higuerilla (Balance energético del cultivo de higuerilla (Balance energético del cultivo de higuerilla (Balance energético del cultivo de higuerilla (Ricinus Ricinus Ricinus Ricinus communis communis communis communis L.) L.) L.) L.) para la producción de biodieselpara la producción de biodieselpara la producción de biodieselpara la producción de biodiesel

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En el Cuadro 10, se muestran los gastos energéticos por actividades en el cultivo asociado dentro de la etapa agrícola. El establecimiento del cultivo es la actividad que demandó una mayor energía gastada con 5 728 MJ ha-1, lo que representa un 54 % del gasto, debido principalmente a la fertilización inicial con un gasto energético muy alto. El manejo del cultivo representa una actividad con un gasto energético alto de 4 426 MJ ha-1, debido al uso de fertilizantes. Finalmente la actividad con un menor consumo energético en esta etapa fue la de poscosecha con 465 MJ ha-1. El fertilizante resultó ser el insumo con una mayor demanda de energía en la etapa agrícola del cultivo de maíz, con un 80 % del gasto total (Figura 11), resultado similar al sistema unicultivo de higuerilla.

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Balance energético del cultivo de higuerilla (Balance energético del cultivo de higuerilla (Balance energético del cultivo de higuerilla (Balance energético del cultivo de higuerilla (

Cuadro Cuadro Cuadro Cuadro 10101010. Consumo de energía en la etapa agrícola del cultivo . Consumo de energía en la etapa agrícola del cultivo . Consumo de energía en la etapa agrícola del cultivo . Consumo de energía en la etapa agrícola del cultivo asociado (maíz)asociado (maíz)asociado (maíz)asociado (maíz) Etapa AgrícolaEtapa AgrícolaEtapa AgrícolaEtapa Agrícola

Establecimiento del cultivoEstablecimiento del cultivoEstablecimiento del cultivoEstablecimiento del cultivoSiembra directa Fertilización inicialAplicación de insecticidaDiesel Manejo del CultivoManejo del CultivoManejo del CultivoManejo del CultivoSegunda fertilización Aplicación de insecticidaPosPosPosPoscosecha cosecha cosecha cosecha Desgrane Total Total Total Total

Figura 11.Figura 11.Figura 11.Figura 11. Participación del gasto energético de los insumos en la etapa agrícola del cultivo asociado.

Balance energético del cultivo de higuerilla (Balance energético del cultivo de higuerilla (Balance energético del cultivo de higuerilla (Balance energético del cultivo de higuerilla (Ricinus Ricinus Ricinus Ricinus communis communis communis communis L.) L.) L.) L.) para la producción de biodieselpara la producción de biodieselpara la producción de biodieselpara la producción de biodiesel

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. Consumo de energía en la etapa agrícola del cultivo . Consumo de energía en la etapa agrícola del cultivo . Consumo de energía en la etapa agrícola del cultivo . Consumo de energía en la etapa agrícola del cultivo asociado (maíz)asociado (maíz)asociado (maíz)asociado (maíz)....

Etapa AgrícolaEtapa AgrícolaEtapa AgrícolaEtapa Agrícola (MJ ha(MJ ha(MJ ha(MJ ha----1111)))) Gasto Gasto Gasto Gasto Energético Energético Energético Energético (MJ ha(MJ ha(MJ ha(MJ ha----1111))))

Establecimiento del cultivoEstablecimiento del cultivoEstablecimiento del cultivoEstablecimiento del cultivo 5728 Siembra directa 344 Fertilización inicial 4082 Aplicación de insecticida 762

540 Manejo del CultivoManejo del CultivoManejo del CultivoManejo del Cultivo 4426 Segunda fertilización 4415 Aplicación de insecticida 11

465 465465465465

10 61910 61910 61910 619 10 61910 61910 61910 619

Participación del gasto energético de los insumos en la etapa agrícola del cultivo asociado.

L.) L.) L.) L.)

. Consumo de energía en la etapa agrícola del cultivo . Consumo de energía en la etapa agrícola del cultivo . Consumo de energía en la etapa agrícola del cultivo . Consumo de energía en la etapa agrícola del cultivo

Energético Energético Energético Energético ))))

((((%%%%))))

54

42

4

100100100100

Participación del gasto energético de los insumos en la etapa

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Balance energético del cultivo de higuerilla (Balance energético del cultivo de higuerilla (Balance energético del cultivo de higuerilla (Balance energético del cultivo de higuerilla (Ricinus Ricinus Ricinus Ricinus communis communis communis communis L.) L.) L.) L.) para la producción de biodieselpara la producción de biodieselpara la producción de biodieselpara la producción de biodiesel

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En el Cuadro 11, se presentan los resultados del consumo de energía en la fase de transporte tanto para el cultivo de higuerilla como para el maíz. El gasto energético de las actividades de transporte fue más demandante para el maíz con un 59 % debido a que hay un mayor número de viajes requeridos en la cosecha. Cuadro Cuadro Cuadro Cuadro 11111111. . . . Resumen del consumo de energía del transporte para la higuerilla y para el maíz....

EtapaEtapaEtapaEtapa de Transporte de Transporte de Transporte de Transporte Gasto Energético (MJ/L)Gasto Energético (MJ/L)Gasto Energético (MJ/L)Gasto Energético (MJ/L) ((((%%%%))))

Transporte higuerilla 1580 41

Transporte maíz 2316 59

Total Total Total Total 3896389638963896 100100100100

Para la producción energética del aceite se tomó en cuenta un 47 % de contenido de aceite y un 85 % de eficiencia en la extracción de prensado, mientras que el rendimiento en semillas secas obtenido al año bajo estas condiciones fue de 4 t ha-1, lo que resulta en 1.60 t ha-1 año de aceite. En la etapa industrial, la planta de extracción de aceite tiene la capacidad de 5 t día; por su parte, la planta de transesterificación puede producir 2000 L día y el consumo energético para 4 t de semillas del cultivo fue de 4 763 MJ ha-1 (Cuadro 12).

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Balance energético del cultivo de higuerilla (Balance energético del cultivo de higuerilla (Balance energético del cultivo de higuerilla (Balance energético del cultivo de higuerilla (Ricinus Ricinus Ricinus Ricinus communis communis communis communis L.) L.) L.) L.) para la producción de biodieselpara la producción de biodieselpara la producción de biodieselpara la producción de biodiesel

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En el Cuadro 13, se muestra el resumen del gasto energético en los dos cultivos. El consumo total alcanzó 25 347 MJ ha-1 con una producción energética con base en 4 t ha-1 de higuerilla y 5.09 t ha-1 de maíz de 131 917 MJ ha-1; lo que generó una relación energética por la asociación de cultivos de 1: 5.20, es decir, por cada unidad de combustible fósil gastada se generaron 5.20 unidades de energía renovable.

En la Figura 12, se observa que el gasto de energía en la etapa agrícola es representativo para los dos cultivos con un poco más de un 66 % del gasto total del sistema asociado, mientras que la etapa industrial y transporte representan un 19 y 15 % respectivamente.

Cuadro 12. Cuadro 12. Cuadro 12. Cuadro 12. Consumo energético en la etapa industrial (4 t semilla).

MJ haMJ haMJ haMJ ha----1111 Energía para Extracción 44.35 Kwh t

Energía para Transesterificación 81.57 Kwh t

TotalTotalTotalTotal 125.92125.92125.92125.92 Kwh tKwh tKwh tKwh t 4763476347634763

Cuadro 13. Cuadro 13. Cuadro 13. Cuadro 13. Resumen de balance energético en el sistema asociado (MJ ha-1). Etapas Etapas Etapas Etapas HiguerillaHiguerillaHiguerillaHiguerilla MaízMaízMaízMaíz TotalTotalTotalTotal Agrícola 6069 10619 16688 Transporte 1580 2316 3896 Industrial 4763 0 4763 Consumo TotalConsumo TotalConsumo TotalConsumo Total 12 41212 41212 41212 412 12 93512 93512 93512 935 25 34725 34725 34725 347 Producción Producción Producción Producción Energética Energética Energética Energética biodiesel y mbiodiesel y mbiodiesel y mbiodiesel y maízaízaízaíz

53022530225302253022 78895788957889578895 131 917131 917131 917131 917

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Balance energético del cultivo de higuerilla (Balance energético del cultivo de higuerilla (Balance energético del cultivo de higuerilla (Balance energético del cultivo de higuerilla (

Figura 12.Figura 12.Figura 12.Figura 12. Participación del gasto energhiguerilla - maíz VIII.4 VIII.4 VIII.4 VIII.4 Resumen del balance energético de higuerilla (Resumen del balance energético de higuerilla (Resumen del balance energético de higuerilla (Resumen del balance energético de higuerilla (communiscommuniscommuniscommunis L.)L.)L.)L.) Cuadro 1Cuadro 1Cuadro 1Cuadro 14444. . . . Resumen del balance energético en higuerilla. Paquete tecnológicoPaquete tecnológicoPaquete tecnológicoPaquete tecnológico Higuerilla en trópico húmedoHiguerilla en trópico secoHiguerilla en sistema asociado con maíz

En el Cuadro 14energético en tres paquetes tecnológicos. Se observólos tres casos estudiados la rede la energía generada y la energía gastada manera, se concluye que la higuerilla es un cultivo con potencial energético que se puede emplear como insumo para lproducción de biodiesel.

Balance energético del cultivo de higuerilla (Balance energético del cultivo de higuerilla (Balance energético del cultivo de higuerilla (Balance energético del cultivo de higuerilla (Ricinus Ricinus Ricinus Ricinus communis communis communis communis L.) L.) L.) L.) para la producción de biodieselpara la producción de biodieselpara la producción de biodieselpara la producción de biodiesel

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Participación del gasto energético por fases en el sistema aíz.

Resumen del balance energético de higuerilla (Resumen del balance energético de higuerilla (Resumen del balance energético de higuerilla (Resumen del balance energético de higuerilla (L.)L.)L.)L.)....

Resumen del balance energético en los paquetes tecnológicos

Paquete tecnológicoPaquete tecnológicoPaquete tecnológicoPaquete tecnológico Relación energéticaRelación energéticaRelación energéticaRelación energética

trópico húmedo

1: 3.88 Higuerilla en trópico seco 1: 4.72 Higuerilla en sistema asociado con 1: 5.20

En el Cuadro 14, se muestran los resultados del balance energético en tres paquetes tecnológicos. Se observó los tres casos estudiados la relación energética que se obtuvode la energía generada y la energía gastada fue positivamanera, se concluye que la higuerilla es un cultivo con potencial energético que se puede emplear como insumo para lproducción de biodiesel.

L.) L.) L.) L.)

en el sistema

Resumen del balance energético de higuerilla (Resumen del balance energético de higuerilla (Resumen del balance energético de higuerilla (Resumen del balance energético de higuerilla (RRRR. . . .

paquetes tecnológicos de

Relación energéticaRelación energéticaRelación energéticaRelación energética

del balance que para

lación energética que se obtuvo positiva; de esta

manera, se concluye que la higuerilla es un cultivo con potencial energético que se puede emplear como insumo para la

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Balance energético del cultivo de higuerilla (Balance energético del cultivo de higuerilla (Balance energético del cultivo de higuerilla (Balance energético del cultivo de higuerilla (Ricinus Ricinus Ricinus Ricinus communis communis communis communis L.) L.) L.) L.) para la producción de biodieselpara la producción de biodieselpara la producción de biodieselpara la producción de biodiesel

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El viejo paradigma de maximizar rendimientos y retornos económicos debe dar paso al objetivo de balancear y optimizar la productividad con la equidad social, viabilidad económica y la conservación de los recursos naturales (Masera et al., 2004). En los cultivos agrícolas con un alto potencial para la producción de biocombustibles, se recomienda realizar el balance energético. Lo anterior con el fin de conocer si es una opción energéticamente viable para ser transformada en biocombustible. Esto es importante para evitar que se consuma más energía no renovable y para determinar los factores de la producción que contribuyen a elevar el consumo energético. Se espera que con la aplicación del balance energético y el análisis del ciclo de vida a los biocombustibles, los cultivos potenciales puedan ser una de las alternativas ante la dependencia de los combustibles fósiles y como una respuesta de mitigación ante el cambio climático, a las reducciones de GEI, al cambio de uso de suelo; teniendo así un análisis de enfoque completo para fomentar y mejorar las actividades energéticas. Para que los biocombustibles contribuyan de manera sustentable necesitan reducir las emisiones de efecto invernadero, revitalizar la economía rural, generar empleo, mejorar el aprovechamiento de tierras con poco valor agrícola y que tengan un índice energético positivo, es decir, que se genere mayor energía renovable con menor energía fósil (López et al., 2010).

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Balance energético del cultivo de higuerilla (Balance energético del cultivo de higuerilla (Balance energético del cultivo de higuerilla (Balance energético del cultivo de higuerilla (Ricinus Ricinus Ricinus Ricinus communis communis communis communis L.) L.) L.) L.) para la producción de biodieselpara la producción de biodieselpara la producción de biodieselpara la producción de biodiesel

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IIIIX. DefinicionesX. DefinicionesX. DefinicionesX. Definiciones Balance Balance Balance Balance eeeenergéticonergéticonergéticonergético Es la diferencia entre la energía de entrada y la energía de salida del proceso de obtención y transformación de los insumos bioenergéticos, con la finalidad de determinar la energía neta, cuantificando la transferencia de la energía requerida contra la obtenida. Análisis del Ciclo de Vida (ACV)Análisis del Ciclo de Vida (ACV)Análisis del Ciclo de Vida (ACV)Análisis del Ciclo de Vida (ACV) Es una técnica que está ligada al balance energético pero con el fin de evaluar los aspectos ambientales e impactos potenciales relacionados al proceso de obtención de biocombustible, desde el momento en el que se toma la decisión de implementar el cultivo hasta su uso final como combustible renovable por medio de un inventario de entradas y salidas de energía en el sistema. Energías Energías Energías Energías rrrrenovablesenovablesenovablesenovables Los energéticos renovables son aquellos que pueden continuar existiendo mediante procesos de regeneración, siempre que estos se realicen a una tasa mayor que la de consumo. Esto les permite continuar existiendo a pesar de ser “usados”.

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Balance energético del cultivo de higuerilla (Balance energético del cultivo de higuerilla (Balance energético del cultivo de higuerilla (Balance energético del cultivo de higuerilla (Ricinus Ricinus Ricinus Ricinus communis communis communis communis L.) L.) L.) L.) para la producción de biodieselpara la producción de biodieselpara la producción de biodieselpara la producción de biodiesel

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Bioenergéticos Bioenergéticos Bioenergéticos Bioenergéticos Son combustibles o energéticos obtenidos de la biomasa provenientes de materia orgánica de las actividades agrícolas, pecuarias, silvícolas, acuacultura, algacultura, residuos de la pesca, domésticas, comerciales, industriales, de microorganismos, y de enzimas, así como sus derivados, producidos por procesos tecnológicos sustentables que cumplan con las especificaciones y normas de calidad establecidas. BiodieselBiodieselBiodieselBiodiesel Es un combustible que se obtiene por la transesterificación de aceites de origen animal o vegetal. Etanol aEtanol aEtanol aEtanol anhidronhidronhidronhidro Es un tipo de alcohol etílico que se caracteriza por tener muy bajo contenido de agua. Energía de entradaEnergía de entradaEnergía de entradaEnergía de entrada Es la energía aplicada en forma de insumo en un límite de control como la tecnología de producción del cultivo y/o proceso de transformación.

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Balance energético del cultivo de higuerilla (Balance energético del cultivo de higuerilla (Balance energético del cultivo de higuerilla (Balance energético del cultivo de higuerilla (Ricinus Ricinus Ricinus Ricinus communis communis communis communis L.) L.) L.) L.) para la producción de biodieselpara la producción de biodieselpara la producción de biodieselpara la producción de biodiesel

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Energía de salidaEnergía de salidaEnergía de salidaEnergía de salida Es la energía proporcionada de un sistema o límite de control ya sea en forma de trabajo o calor. Insumos agrícolasInsumos agrícolasInsumos agrícolasInsumos agrícolas Es el conjunto de bienes empleados en la producción de otros bienes mediante las actividades agrícolas. Insumos bioenergéticosInsumos bioenergéticosInsumos bioenergéticosInsumos bioenergéticos Materias primas empleadas en la producción de biocombustibles, obtenidas a partir de las actividades agropecuarias y forestales. GEIGEIGEIGEI Gases integrantes de la atmósfera, de origen natural y antropogénico que absorben y emiten radiación en determinadas longitudes de ondas del espectro de radiación infrarroja, emitido por la superficie de la tierra, la atmósfera y las nubes. Esta propiedad causa el efecto invernadero. El vapor de agua (H2O), dióxido de carbono (CO2), óxido nitroso (N2O), metano (CH4) son los principales gases de efecto invernadero en la atmósfera terrestre.

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Balance energético del cultivo de higuerilla (Balance energético del cultivo de higuerilla (Balance energético del cultivo de higuerilla (Balance energético del cultivo de higuerilla (Ricinus Ricinus Ricinus Ricinus communis communis communis communis L.) L.) L.) L.) para la producción de biodieselpara la producción de biodieselpara la producción de biodieselpara la producción de biodiesel

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COCOCOCO2222 AtmosféricoAtmosféricoAtmosféricoAtmosférico El dióxido de carbono (CO2) es un gas incoloro, denso y poco reactivo. Forma parte de la composición de la tropósfera en una proporción de 350 ppm. El dióxido de carbono es un gas de efecto invernadero, que ayuda a atrapar el calor en la atmósfera; sin él, nuestro planeta sería inhospitalariamente frío. Sin embargo, el aumento gradual de las concentraciones de CO2 en la atmósfera está conduciendo a un calentamiento global, que amenaza con producir catástrofes en el planeta a medida que las temperaturas promedio siguen aumentando consecutivamente. CombustiónCombustiónCombustiónCombustión Es un proceso de oxidación rápida de una sustancia acompañado de un aumento de calor y normalmente de luz. En el caso de los combustibles comunes, el proceso consiste en una combinación química con el oxígeno de la atmósfera, que lleva a la formación de dióxido de carbono, monóxido de carbono y otros productos que proceden de los componentes mínimos del combustible.

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Balance energético del cultivo de higuerilla (Balance energético del cultivo de higuerilla (Balance energético del cultivo de higuerilla (Balance energético del cultivo de higuerilla (Ricinus Ricinus Ricinus Ricinus communis communis communis communis L.) L.) L.) L.) para la producción de biodieselpara la producción de biodieselpara la producción de biodieselpara la producción de biodiesel

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Relación de energía fósilRelación de energía fósilRelación de energía fósilRelación de energía fósil. . . . Indica el grado en que un combustible es o no renovable. Kilogramo (Kg)Kilogramo (Kg)Kilogramo (Kg)Kilogramo (Kg) Es una unidad de medida de masa que es igual a la de un cilindro que se encuentra en la Oficina Internacional de Pesos y Medidas, en Sèvres Francia; su unidad básica es el gramo. Tonelada (t)Tonelada (t)Tonelada (t)Tonelada (t) Unidad de peso o de capacidad que equivale a 1.000 kg. Metro (m)Metro (m)Metro (m)Metro (m) Es la distancia que viaja la luz en el vacío en 1/299.792.458 segundos.

Energía contenida en combustible

Relación de energía

fósil Alimentación de energía fósil.

=

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Litro (l)Litro (l)Litro (l)Litro (l) Unidad de capacidad del sistema métrico decimal. Equivale a un dm3. Joule (J)Joule (J)Joule (J)Joule (J) Es una unidad de energía del Sistema Internacional. Se define como la energía necesaria para levantar 1 m, una masa de 1 kg. (J= m2·kg·s-2). También como el trabajo realizado, o energía gastada, por una fuerza de un newton para mover un metro en la dirección de la fuerza. Megajoule (MJ)Megajoule (MJ)Megajoule (MJ)Megajoule (MJ) Si tenemos en cuenta la generación de energía, utilizamos unidades más grandes. Un Megajoule es de 1.000.000 julios (1 MJ = 1 x 10 6 Joules). Caloría (cal)Caloría (cal)Caloría (cal)Caloría (cal) Es la energía necesaria para aumentar la temperatura de un gramo de agua de 14ºC a 15ºC a 1 atmósfera de presión. Equivale a 4.18 J

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Kilovatio Kilovatio Kilovatio Kilovatio –––– hora (KWh)hora (KWh)hora (KWh)hora (KWh) Equivale a la energía producida o consumida por una potencia de un kilovatio durante 1 hora (es la unidad utilizada en los recibos de electricidad). Vatio (W)Vatio (W)Vatio (W)Vatio (W) Es la unidad de potencia en el Sistema Internacional y equivale a 1 J x 1s-1 Caballo de vapor (hp)Caballo de vapor (hp)Caballo de vapor (hp)Caballo de vapor (hp) Unidad de potencia, equivale a 746 W.

EQUIVALENCIAS ENTRE UNIDADES ENERGÉTICAS

UNIDADES Joule (J) Kilowatt - hora Kcal

1 Joule 1 2.778 x 107 2.388 x 10-4

1 kWh 3 600 000 1 860

1 Kcal 4186.8 1.163 x 10-3 1

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Balance energético del cultivo de higuerilla (Balance energético del cultivo de higuerilla (Balance energético del cultivo de higuerilla (Balance energético del cultivo de higuerilla (Ricinus Ricinus Ricinus Ricinus communis communis communis communis L.) L.) L.) L.) para la producción de biodieselpara la producción de biodieselpara la producción de biodieselpara la producción de biodiesel

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XI XI XI XI Literatura citadaLiteratura citadaLiteratura citadaLiteratura citada

Diario Oficial de la Federación. Ley de Promoción y Desarrollo de los Bioenergéticos (DOF) 1 de Febrero de 2008. México. p 75:82. Directiva Europea de Energías Renovables (DEER). Promoción del uso de fuentes de energía renovables, 5 de Junio de 2009. Diario Oficial de la Unión Europea. 152 p. FAO, 2006. Producción de mamona en brazil, Food and Agriculture Organization (FAO, 2006), referentes a área colhida e producao de mamona em baga no Brasil. Farrell A. E., Plevin, R. J., Turner, B. T., Jones, A. D. O’Hare, M. and Kammen, D. M. 2006. “Ethanol can contribute to energy and environmental goals”, Science, 311: 506 – 508. Guinée, J. 2001. Handbook on life Cycle Assessment: Operational Guide to the ISO Standards. Internartional Journal Of Life Cycle Assessment. Economed Publishers. Hill, J., Nelson, E., Tilman, D., Polasky, S., Tiffany, D. 2006. Environmental, economic, and energetic cost and benefits of biodiesel and ethanol biofuels. PNAS, vol. 103, issue 30, pp 11206-11210. Janulis, P., 2004. Reduction of energy consumption in biodiesel fuel lie cycle. Renewable Energy, Vol. 29: 861- 871 Kotas, T.J. 1985. The Exergy Method of Thermal Plant Analysis. Edit. Butterworths. United States. 334 p.

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Balance energético del cultivo de higuerilla (Balance energético del cultivo de higuerilla (Balance energético del cultivo de higuerilla (Balance energético del cultivo de higuerilla (Ricinus Ricinus Ricinus Ricinus communis communis communis communis L.) L.) L.) L.) para la producción de biodieselpara la producción de biodieselpara la producción de biodieselpara la producción de biodiesel

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Lewis, H, 1996. Data Quality for life Cycle Assessment. National Conference of LCA, Melbourne. López, A.L.J., González, A.A., Solís, B.J.L., Martínez, V.B.B. y Zamarripa, C.A. 2010. Balance energético en Higuerilla (Ricinus communis) L. para la producción de biodiesel. Resumen en V Reunión Nacional de Innovación Agrícola Campeche 2010. Memoria, p: 4. López, A.L.J. y Zamarripa, C.A. 2010. “Balance de energía de cultivos energéticos”. Desplegable Informativo No 2. INIFAP. Campo Experimental Rosario Izapa. Tuxtla Chico, Chiapas. México. Macedo, I. C., Leal, M.R.L.V., da Silva, J.E.A.R., 2004. Government of the State of São Paulo, Brasil. Assessment of greenhouse gas emissions in the production and use of fuel ethanol in Brazil. Martínez, M., 1979. Catálogo de nombres vulgares y científicos de plantas mexicanas. Fondo de Cultura Económica. México, D.F. Masera, C.O., Rodríguez, M.N., Lazcano, M.I., Horta, N.L., Macedo.I., Trindade.S., Thrän, D., Probst, O., Weber, M., Müller-Langer, F. 2004. Sener/ BID/ GTZ (Edit.): Potenciales y Viabilidad del Uso de Bioetanol y Biodiesel para el Transporte en México.

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Balance energético del cultivo de higuerilla (Balance energético del cultivo de higuerilla (Balance energético del cultivo de higuerilla (Balance energético del cultivo de higuerilla (Ricinus Ricinus Ricinus Ricinus communis communis communis communis L.) L.) L.) L.) para la producción de biodieselpara la producción de biodieselpara la producción de biodieselpara la producción de biodiesel

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OECD. 2008. Economic assessment of biofuel support policies. Organization for economic co-operation and development. http://www.oecd.org/document/25/0,3343,en_2649_33785_39633881_1_1_1_1,00.html. Fecha de consulta: 16 de Noviembre de 2010. Patzek, T.W. 2004, Thermodynamics of the corn-ethanol biofuel cycle. Critical Review in Plant Sciences 23 (6): 519-567. Pimentel, D. 2003. Ethanol fuels: energy balance, economics, and environmental impacts are negative. Natural Resources Research, 12: 127-134. Quintero, R. y Elizondo, A. 2008. Propuesta de certificación como instrumento para regular la producción y uso de biocombustibles en México. Reporte Final del Trabajo de consultoría realizado para la Dirección de Economía Ambiental del INE. 266 p. Shapouri, H., Duffield, J. A., y Graboski Ml., 1995. Estimating the Net Energy Balance of Corn Ethanol. U.S. Department of Agriculture, Economic Research Service, Office of Energy. Agricultural Economic Report No. 721. 24 p. Shapouri, H., Duffield, J. A., y Wang, M. 2002. The Energy Balance of Corn Ethanol: An Update: USDA, Office of Energy Policy andNewUses, Agricultural Economics. Report No. 813, 14 p.

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Balance energético del cultivo de higuerilla (Balance energético del cultivo de higuerilla (Balance energético del cultivo de higuerilla (Balance energético del cultivo de higuerilla (Ricinus Ricinus Ricinus Ricinus communis communis communis communis L.) L.) L.) L.) para la producción de biodieselpara la producción de biodieselpara la producción de biodieselpara la producción de biodiesel

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Sheenan, J,; Camobreco, V; Duffield J.; Graboski, M and Shapouri H. 1998 Life Cycle Inventary of Biodiesel and Petroleum Diesel for Use in an Urbans Bus. Final Reporter. May 1998. National Renewable Energy Laboratory. U.S. Department of Energy’s Office of fuels Development. Zamarripa-Colmenero, A.; Ruíz-Cruz, P.A.; Solís- Bonilla, J.L.; Martínez-Herrera, J.; Olivera-De los Santos, A.; Martínez-Valencia, B. 2009 Biocombustibles: perspectivas de producción de biodiesel a partir de Jatropha curcas L. en el trópico de México. Folleto técnico núm. 12. Instituto Nacional de Investigaciones Forestales Agrícolas y Pecuarias. Campo Experimental Rosario Izapa, Tuxtla Chico, Chiapas, México. 46 p. Zamarripa, C.A., López, A.L.J., Díaz, H.B., Solís, B.J.L., Martínez, V.B.B. y Teniente, O.R. 2010. Balance energético en Jatropha curcas L. para la producción de biodiesel. Resumen en V Reunión Nacional de Innovación Agrícola, San Francisco de Campeche, México. 2010. Memoria, p: 5. Zamarripa, C.A., Solís, B.J.L., Martínez, V.B.B. y Cotoc, B.J.C. 2010. Evaluación y selección de materiales elite de higuerilla (Ricinus communis L.) para la obtención de biocombustibles en México. Resumen en V Reunión Nacional de Innovación Agrícola, San Francisco de Campeche, México. 2010. Memoria p: 245. Zamarripa, C.A. 2010. Informe de labores del proyecto de estudios de insumos para la obtención de biocombustibles en México. 2010. INIFAP, Campo Experimental Rosario Izapa. Tuxtla Chico, Chiapas.

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Balance energético del cultivo de higuerilla (Balance energético del cultivo de higuerilla (Balance energético del cultivo de higuerilla (Balance energético del cultivo de higuerilla (Ricinus Ricinus Ricinus Ricinus communis communis communis communis L.) L.) L.) L.) para la producción de biodieselpara la producción de biodieselpara la producción de biodieselpara la producción de biodiesel

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Zamarripa Colmenero A, 2011. Informe final de proyecto “Estudio de Insumos para la Obtención de Biocombustibles en México” Convenio de colaboración SAGARPA-INIFAP. Campo Experimental Rosario Izapa, Tuxtla Chico, Chiapas, México. 129 p.

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Balance energético del cultivo de higuerilla (Balance energético del cultivo de higuerilla (Balance energético del cultivo de higuerilla (Balance energético del cultivo de higuerilla (Ricinus Ricinus Ricinus Ricinus communis communis communis communis L.) L.) L.) L.) para la producción de biodieselpara la producción de biodieselpara la producción de biodieselpara la producción de biodiesel

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XII. XII. XII. XII. AGRADECIMAGRADECIMAGRADECIMAGRADECIMIENTOSIENTOSIENTOSIENTOS La Red de Investigación e Innovación en Bioenergéticos del INIFAP agradece a la Secretaría de Agricultura, Ganadería, Desarrollo Rural, Pesca y Alimentación el apoyo otorgado al proyecto “Estudio de insumos para la obtención de biocombustibles en México”, cuyos resultados de la actividad de balance de energía se presentan en esta publicación.

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INSTITUTO NACIONAL DE INVESTIGACIONES INSTITUTO NACIONAL DE INVESTIGACIONES INSTITUTO NACIONAL DE INVESTIGACIONES INSTITUTO NACIONAL DE INVESTIGACIONES FORESTALES, AGRÍCOLAS Y PECUARIASFORESTALES, AGRÍCOLAS Y PECUARIASFORESTALES, AGRÍCOLAS Y PECUARIASFORESTALES, AGRÍCOLAS Y PECUARIAS

Progreso Núm.5. Col. Barrio de Santa Catarina 04010 Delegación Coyoacán, México, D.F.

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DIRECCIÓN DE COORDINACIÓN Y VINCULACIÓN DEL DIRECCIÓN DE COORDINACIÓN Y VINCULACIÓN DEL DIRECCIÓN DE COORDINACIÓN Y VINCULACIÓN DEL DIRECCIÓN DE COORDINACIÓN Y VINCULACIÓN DEL INIFAP EN CHIAPASINIFAP EN CHIAPASINIFAP EN CHIAPASINIFAP EN CHIAPAS

Km. 3 Carretera Ocozocoautla. Cintalapa Tel: 019686882911 al 18

C.P. 29140 Ocozocoautla de Espinosa, Chiapas. [email protected]

CAMPO EXPERIMENTAL ROSARIO IZAPACAMPO EXPERIMENTAL ROSARIO IZAPACAMPO EXPERIMENTAL ROSARIO IZAPACAMPO EXPERIMENTAL ROSARIO IZAPA Km. 18 Carretera Tapachula – Cacahoatán

Tuxtla Chico, Chiapas Apartado Postal Núm. 96

C.P. 30700 Tapachula, Chiapas [email protected]

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Centros Nacionales de Investigación Disciplinaria, Centros de Centros Nacionales de Investigación Disciplinaria, Centros de Centros Nacionales de Investigación Disciplinaria, Centros de Centros Nacionales de Investigación Disciplinaria, Centros de Investigación Regional yInvestigación Regional yInvestigación Regional yInvestigación Regional y

Sede de Centro de Investigación RegionalSede de Centro de Investigación RegionalSede de Centro de Investigación RegionalSede de Centro de Investigación Regional CCCCentro Nacional de Investigación dentro Nacional de Investigación dentro Nacional de Investigación dentro Nacional de Investigación d Campo ExperimentalCampo ExperimentalCampo ExperimentalCampo Experimental

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Sede de Centro de Investigación RegionalSede de Centro de Investigación RegionalSede de Centro de Investigación RegionalSede de Centro de Investigación Regional

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Comité Editorial del CIRPASComité Editorial del CIRPASComité Editorial del CIRPASComité Editorial del CIRPAS

PresidentePresidentePresidentePresidente Dr. René Camacho Castro

SecretarioSecretarioSecretarioSecretario

Dr. Rafael Ariza Flores

VocalesVocalesVocalesVocales Dr. Pedro Cadena Iñiguez Dr. Martín Gómez Cárdenas

MC. Leonardo Hernández Aragón MC. Marino González Camarillo Dr. Guillermo López Guillén

EdiciónEdiciónEdiciónEdición

Ing. Lexi Javivi López Ángel Dr. Alfredo Zamarripa Colmenero

Revisión TécnicaRevisión TécnicaRevisión TécnicaRevisión Técnica

Dr. Alfredo Zamarripa Colmenero M.C. Manuel Grajales Solís

Ing. Víctor Hugo Díaz Fuentes Dr. Leobardo Iracheta Donjuan

Formación y DiseñoFormación y DiseñoFormación y DiseñoFormación y Diseño

Ing. Lexi Javivi López Ángel

FotografíaFotografíaFotografíaFotografía Archivo del programa en bioenergía

del Campo Experimental Rosario Izapa

Código INIFAPCódigo INIFAPCódigo INIFAPCódigo INIFAP MX-0-310101-52-07-34-09-15

Esta publicación se terminó de imprimir en el mes de Octubre de 2011 en la imprenta “Soluciones de Impresión Xpress” 3ª Av. Norte 17. Col.

Centro. CP. 30700. Tapachula, Chiapas. México.

Su tiraje consta de 600 ejemplares

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CAMPO EXPERIMENTAL ROSARIO IZAPA Ing. Víctor Hugo Díaz Fuentes

Jefe de Campo Experimental Rosario Izapa

Lic. Verónica Villa Martínez Jefe Administrativo

Personal investigadorPersonal investigadorPersonal investigadorPersonal investigador

INVESTIGADORINVESTIGADORINVESTIGADORINVESTIGADOR

Aguirre Medina Juan Francisco, Dr. Alonso Báez Moisés, Dr. Avendaño Arrazate Carlos Hugo, Dr. Castellanos Juárez Marbella, Q.F.B. Gallardo Méndez Richar Arnoldo, Ing. Grajales Solís Manuel, M.C. Hernández Gómez Elizabeth, Ing. Iracheta Donjuan Leobardo, Dr. López Ángel Lexi Javivi, Ing. López Navarrete María Consepsión, M.C. López Gómez Pablo, Ing. López Guillen Guillermo, Dr. Maldonado Méndez J. de J., M.C. Martínez Valencia Biaani Beeu, M.C. Méndez López Ismael, Dr. Mendoza López Alexander, M.C. Olivera de los Santos Aída, M.C. Palacio Martínez Víctor, M.C. Ruíz Cruz Pablo Amín, Ing. Sandoval Esquivez Alfredo. Dr. Solís Bonilla José Luis, Ing. Zamarripa Colmenero Alfredo, Dr.

RED DE INVESTIGACIÓN RED DE INVESTIGACIÓN RED DE INVESTIGACIÓN RED DE INVESTIGACIÓN E INNOVACIÓNE INNOVACIÓNE INNOVACIÓNE INNOVACIÓN

Suelo y Agua Suelo y Agua Recursos Genéticos Biotecnología Bioenergéticos Suelo y Agua Sanidad Vegetal Biotecnología Bioenergéticos Frutales Tropicales Biotecnología Sanidad Vegetal Bovinos Doble Propósito Bioenergéticos Industriales Perennes Sanidad Vegetal Industriales Perennes Frutales Tropicales Bioenergéticos Frutales Tropicales Bioenergéticos Bioenergéticos

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