Biocombustibles - PINCC PP 4CNICC2014... · desechos de la agricultura (celulosa) como el bagazo de...
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1 Para un Planeta Límpio Biocombustibles
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Para un Planeta Límpio
Biocombustibles
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Energías Renovables
Energías que provienen de
fuentes inagotables por su
enorme contenido energético.
Duración: 1 billón de años
Solar
Mareomotriz
Olamotriz
Eólica
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Energías Renovables Energías que se generan continuamente.
Biogás
Bioetanol
Biodiesel
Biomasa
Biocombustibles
Energías Renovables
Biocombustibles
Biogás
Bioetanol
Biodiesel
Son combustibles
Renovables
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El Petróleo, carbón y
gas natural
Combustibles no renovables son los
combustibles fósiles:
Problemas actuales
1980 1985 1990 1995 2000 2005 2010
0.0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
An
om
aia
de
te
mp
era
tura
/ C
Tiempo
Emisiones de carbón de
combustibles fósiles. (Fig.2) 1- Aumento de la temperatura global
en el tiempo. (Fig. 1)
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1990 1995 2000 2005 2010 2015
20
25
30
35
40
Em
isio
ne
s d
e C
O2/b
illo
nrd
fr
ton
ela
da
s
Tiempo
2- El petróleo se está agotando en el
mundo. (Fig 3)
www.wtrg.com
México:
petróleo
reservas
limitadas.
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www.wtrg.com
3. El precio del petróleo está aumentando.
(Fig 4)
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Biocombustibles
Biogás
Bioetanol
Biodiesel
Una solución a estos problemas puede ser la sustitución de los combustibles fósiles por:
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BUAP
Producción de bio-etanol y bio-diesel
Los biocombustibles podrían converstirse
en grandes mercados para el sector
agrícola, pero con riesgos. (Fig 5)
Banco Mundial F.O. Licht Consulting Company (Julio 2013)
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BUAP
Muchos otros países en desarrollo están iniciando
programas de biocombustibles que se basan ya sea en la
caña de azúcar o en otros cultivos ricos en aceites como
la palma de aceite y las especies de Jatropha y de
Pongamia.
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BUAP
RIESGOS
1. Impacto económico
La producción de biocombustibles ha
llevado al alza los precios de las materias
primas agrícolas.
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El ejemplo más claro es el maíz, cuyo precio aumentó en más del 60% entre 2005 y 2007 por causa, en
gran parte, del programa de producción de etanol de los Estados Unidos y, además, por la reducción de
las reservas de los principales países exportadores.
2006 2007
60 %
BUAP
Se necesitan 100 litros de bio-etanol (240
kilogramos de maíz) par llenar el tanque de un
carro deportivo.
240 kilogramos de maíz alimentarían a una
persona durante
UN AÑO La competencia entre alimentos y combustibles
es, por tanto, muy dura.
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BUAP
RIESGOS
2. Impacto ambiental
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BUAP
El bioetanol debe ser producido de los
desechos de la agricultura (celulosa) como el
bagazo de la caña de azúcar o del café y no de
la caña de azúcar o de las frutas.
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BUAP
Ahora bien, las tecnologías para convertir la
celulosa de esos residuos en azúcares que,
separados, producirán etanol, o para gasificar
la biomasa no son aún comercialmente viables,
y no lo serán antes de algunos años.
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BUAP
El biodiesel debe ser producido a partir de aceites
no comestibles y comestibles
de desecho.
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BUAP
Adicionalmente, es probable que subsista
cierta competencia por la tierra y el agua entre
los cultivos dedicados a fines energéticos y los
cultivos alimentarios.
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BUAP
Adicionalmente, se debe considerar el uso de
insecticidas y fertilizantes, todos ellos
derivados del petróleo.
BUAP
En México se deben desarrollar tecnologías
competitivas, para la obtención de biocombustibles
a partir de ese material de deshecho.
Los biocombustibles así obtenidos deben cumplir
con las normas de calidad establecidas
internacionalmente.
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BUAP
En México existen cerca de 300 variedades de árboles y
plantas para la producción de los biocombustibles. La
jatropha, palma, sorgo dulce, ricino….
El cultivo de estas especies debe hacerse sin
sacrificar:
1. Los cultivos que generan alimento para la
población
2. Los bosques y la biodiversidad.
3. La economía de las granjas pequeñas.
BUAP
En México, ya nos estamos preparando. Para ello
tenemos que saber que cultivos nos convienen
para la obtención del aceite.
Chihuahua
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BUAP
En Puebla:
en Zapotitlán, Miahuatepec, San Juan Raya y Cipiapa
Jatropha tuberosa
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BUAP
Bio-etanol
BUAP Producido por:
La fermentación de
la fruta
maíz
caña de azúcar
betabel
paja
girasol
papa
algodón …..
C2H5OH
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BUAP
Se usa como
combustible puro
en motores
especiales
(Brasil y Argentina)
El combustible E 10
contiene 10% bio-etanol
y 90% gasolina
Se llama
gasohol.
E 85 es utilizado
en Suecia
y Brasil
Como aditivo en
motores de gasolina
en EUA
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BUAP
Producción
Bio-etanol
agua
Fermentación
Glucosa (vegetales)
Levaduras
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BUAP
Destilación
Bio-etanol
agua
Bio-etanol
96%
80°C
Bio-etanol
100%
desecantes
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BUAP
Precios
1 galón de
gasolina
convencional $3.00
galón de
E10
$2.19
Eficiencia = 1
Eficiencia = 0.75
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BUAP
Biogás
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BUAP
Gases producidos
biológicamente
El BIOGAS es
producido por la
degestión de las
bacterias
anaeróbicas de la
materia orgánica.
BUAP
Se produce
naturalmente de
la digestión
anaeróbica.
Metano y otros
gases. No se deben
dejar salir a la
atmósfera..
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BUAP
El biogas contiene
metano y se puede
recolectar de los
digestores anaeróbicos
industriales.
Junto con el metano, se
obtienen otros gases
residuales que pueden
ser utilizados también
como combustible.
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BUAP Uno de los problemas
que presenta la
producción del bio-gas
es el tiempo en el que
se produce.
Investigaciones son
necesarias para acelerar
la producción de metano a
partir de los desperdicios
vegetales.
Temperatura?
Acidez?
Composición?
Catalizador?
….
DESPERDICIOS
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BUAP
Bio-diesel
BUAP
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•Maíz
•Cártamo
•Algodón
•Soja
•….
Biodiesel
Res
Carnero
Pollo
…
Producido grasas
animales.
Producido de aceites
vegetales
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BUAP
Puede ser utilizado en motores
diesel como combustible.
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BUAP
Aceite vegetal simple
El biodiesel es obtenido de la transesterificación de
las grasas animales y vegetales
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BUAP
Proceso de convertir
las grasas pesadas
(aceite vegetal)
Trans-esterificación ???
(Ester = grasa)
Grasas ligeras
utilizando alcohol y
un catalizador.
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BUAP
Maíz
Oliva
Colza
Cártamo
Ricino
Nuez
Girasol
Residual
….
Aceites vegetales
Metanol
Etanol
Butanol
…
Alcoholes
Hidróxidos
NaOH
KOH
…
Catalizadores
+ +
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G. Chavanne in 1937
Belgium patent 422,877
Reacción de transesterificación
“Proceso para la transformación de aceites vegetales para
su uso como combustibles”.
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Aceite vegetal
NaOH
El proceso de producción de
Biodiesel
No es sencillo
Methyl-esters =
Biodiesel
Catalizador
El problema mayor es el costo
energético.
1 litro biodiesel = $ 25.00
Utilizando aceite comestible de desecho
1 litro diesel = $ 13.72
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El problema es el costo energético.
Para producir 1 litro de biodiesel se necesitan
16 kWh ($12.06).
Etapa de reacción Temperatura
(°C)
Tiempo
(h)
Consumo de
electricidad
(kWh)
Esterificación
60
4
4.26
Secado 100 2 2.72
Recuperación metanol 70 2 2.12
Transesterificación 60 4 4.26
Secado biodiesel 100 2 2.72
TOTAL 16.08
Solución es combinar las energías
renovables:
Energía
solar
Biodiesel
Producción de
electricidad y
calor
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Reactor solar
Contenedor
metálico
Radiación
solar
Panel solar
Agitador
magnético
Termopar 47
BUAP
La utilización de aceites vegetales
de fritura de desecho y del
Reactor Solar
ha permitido producir biodiesel a
un costo de:
$ 25.00 a $ 2.25
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49
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El petróleo se agota
paulatina e
irreversiblemente
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Los bio-combustibles son una
posible solución al problema
energético.
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El metro de Monterrey (MEXICO) funciona con bioenergía
obtenida de la basura
El proyecto (2006) permite a Metrorrey, titular del sistema de
transporte, ahorrar 1,5 millones de pesos al año.
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BUAP
En México la fabricación de los biocombustibles puede
contribuir a mitigar el problema de la escasez de los
combustibles fósiles considerando los siguientes
puntos:
1. La política agrícola debe ser equilibrada.
2. Se deben establecer normas estrictas para cuidar la
biodiversidad.
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BUAP
Debemos investigar la optimización de las
tecnologías en la producción de los
biocombustibles.
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La decisión es nuestra.
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Preguntas?
57
BUAP
“Pensar bien para vivir mejor”
