Círculo de Innovación en Tecnologías Medioambientales y Energía David Serrano Granados...
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Círculo de Innovación en Tecnologías Medioambientales y
Energía
David Serrano GranadosUniversidad Rey Juan Carlos
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Círculos de Innovación
• Iniciativa de la Comunidad de Madrid dirigida a
introducir y proporcionar prácticas de Vigilancia
Tecnológica a las empresas.
• Fomentar la cooperación entre el mundo empresarial y
los grupos de investigación.
• Actualmente existen dentro del sistema madri+d cuatro
círculos de innovación articulados por áreas temáticas.
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Círculo de Innovación en Tecnologías
Medioambientales y Energía
• Orientado a la mejora de la calidad ambiental del sector
empresarial a través de las tecnologías ambientales y
energéticas.
• Gestionado conjuntamente por el Ciemat, la Universidad
de Alcalá y la Universidad Rey Juan Carlos.
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Áreas Temáticas del CITME
• Energías renovables
• Eficiencia energética
• Tecnologías del hidrógeno y las pilas de combustible
• Agua
• Atmósfera
• Suelos
• Residuos
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Vigilancia Tecnológica
• Retos a los que se enfrentan en la actualidad las empresas:
globalización de los mercados, cambios muy rápidos en la
demanda, disminución del ciclo de vida de los productos,
desarrollo e innovación tecnológicos acelerados.
• La información y el conocimiento se han convertido en
factores clave para asegurar el crecimiento o incluso la
supervivencia de las empresas.
• La Vigilancia Tecnológica pretende proporcionar a las
empresas la información necesaria para que puedan adoptar
las mejores decisiones sobre innovación y aplicación de las
nuevas tecnologías.
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Vigilancia Tecnológica
- Informes de carácter sectorial
- Informes para empresas
- Servicios de alertas
Apoyo a la elaboración de proyectos
- Búsqueda de socios
- Identificación de tecnologías clave
Elaboración de publicaciones divulgativas
Apoyo a la comercialización de tecnologías
Organización y participación en eventos sectoriales
Servicios que presta el CITME
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Biocarburantes líquidos: biodiésel y bioetanol
Autores: Juan Manuel García Camús José Angel García Laborda
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Presentar el grado de desarrollo actual y el potencial futuro de los biocarburantes como fuente de energía renovable.
Recoger las tecnologías actualmente disponibles en relación a los biocarburantes, así como las líneas de investigación más relevantes en desarrollo.
Resaltar los aspectos más críticos que han de resolverse para conseguir su aplicación a gran escala.
Objetivos del IVT sobre biocarburantes
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Introducción y marco regulatorio
Biodiesel y Bioetanol
- Materias primas
- Tecnologías de producción
- Aplicaciones como biocarburantes
- Datos de producción
Empresas con proyectos de biocarburantes
Patentes sobre biocarburantes
Contenidos del IVT sobre biocarburantes
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Combustibles producidos a partir de la biomasa (energía renovable).
Tipos: sólidos (residuos vegetales, fracción orgánica de los RSU), líquidos (biodiésel, bioetanol), gases (biogás, hidrógeno).
Biocarburantes: aquellos que se utilizan en motores de combustión interna (biodiésel y bioetanol).
El sector del transporte representa más del 30% de la energía total consumida en la UE.
Se estima que en la UE el 90% del incremento de las emisiones de CO2 en el periodo 1990-2010 serán debidas al transporte.
Biocombustibles
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Alternativa a los carburantes derivados del petróleo:
- Mayor seguridad del suministro energético
- Diversificación del suministro de energía
Carburantes limpios y biodegradables: menores emisiones de contaminantes (CO, HC, SOx, partículas).
Reducción en las emisiones de CO2.
Contribuyen al desarrollo de áreas rurales deprimidas: creación entre 45.000 y 75.000 nuevos puestos de trabajo por cada 1% de introducción de los biocarburantes en la UE.
Ventajas del uso de biocarburantes
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Objetivo de la Unión Europea para el año 2010: al menos un 5,75% de los carburantes utilizados en el sector del transporte han de ser biocarburantes.
Incentivos económicos a través de la PAC: ayuda especial de 45 €/Ha para cultivos energéticos.
Autorización a los estados miembros para que aprueben incentivos fiscales.
Se estima que para el año 2030 los biocarburantes pueden contribuir con el 25% de la energía consumida en el sector del transporte de la UE.
Medidas de apoyo a los biocarburantes
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Plataforma Tecnológica Europea de Biocombustibles
Medidas de apoyo a los biocarburantes
SITUACIÓN MUY FAVORABLE PARA EL DESARROLLO DE LOS BIOCARBURANTES
BIOETANOL
BIODIESEL
Recientes subidas en el precio del petróleo
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La producción de biocarburantes conlleva a su vez un consumo significativo de energía
Elevados costes de producción
Las reducciones en las emisiones de CO2 son menores de las esperadas (25-70% respecto de las emisiones generadas por los productos petrolíferos)
Imposibilidad de sustitución total de los combustibles fósiles: disponibilidad de tierras de cultivo
Posible alteración de la biodiversidad
Limitaciones de los biocarburantes
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Limitaciones de los biocarburantes
La planta metaboliza CO2usando energía solar
Degradación naturalde materia orgánica
residuo
Transportedel cultivo
a la planta deproducción delbiocarburante
Emisión de CO2de origen
“no-renovable” Combustiblefósil
Transporte delbiocarburante al
punto de consumo
Emisión de CO2“renovable”
El vehículo utilizabiocarburante en vezde carburante fósil
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Biocarburante líquido producido a partir de aceites y grasas por reacción con metanol (transesterificación)
Se produce la formación de glicerina como coproducto
Biodiésel
++CH
O
O
O
CH2
2CH
OCR
OCR
OCR
3CHOH3
3 CH3
O
OCR OH
OH
OHCH2
2CH
CH
100 Kg 11 Kg100 Kg11 Kg
CATALIZADOR
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Las propiedades del biodiésel son muy parecidas a las del gasóleo de automoción
Reducción de la viscosidad como consecuencia de la transesterificación
Libre de azufre
Biodiésel
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Aceites vegetales: colza, girasol y soja
Grasas animales
Aceites de fritura usados
- Ventaja añadida: gestión de un residuo
Materias primas para la producción de biodiésel
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Tecnologías de producción de biodiésel
REACCIÓNAceite
Catalizador
Alcohol
BIODIÉSEL
ROH+ Agua
LAVADOSEPARA-
CIÓN
Agua
SEPARA-CIÓN
EMROH
Glicerinacruda
Proceso General de Transesterificación
ACONDICIO-NAMIENTO
PURIFI-CACIÓN Glicerina
Sales
(Ácidos Grasos)
ROH(+ Agua)
Agua
SEPARACIÓN
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Utilización del biodiésel en el sector del transporte
Utilización directa: - Requiere adaptación del motor
(capacidad de disolver gomas y caucho)
Mezclas con gasóleo: - Las especificaciones que debe cumplir la mezcla limitan la proporción de biodiésel al intervalo 15-20%
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Producción de biodiésel
Evolución de la Producción Mundial
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Producción de biodiésel en Europa
País
Año 2004
Capacidad (kTm/a) Producción (kTm/a)
Alemania 1088 1035
Francia 502 348
Italia 419 320
Austria 100 57
España 70 13
Dinamarca 44 70
Reino Unido 15 9
Suecia 8 1.4
Rep. Checa 60 47
Estados Unidos 600 ~500
Principales Países Productores
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Producción de biodiésel en España
Capacidad (2005): 300.000 t/año
Producción estimada (2005): 150.000 t/año
300
250
200
150
100
50
2002 2003 2004 2005
Capacidad de producción de biodiésel en España
Mil
es d
e to
nel
adas
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Producción de biodiésel en España
Numerosas plantas en construcción o diseño
PROMOTOR EMPLAZAMIENTO CAPACIDAD
(Tm/a)
TECNOLOGÍA OBSERVACIONES
Stocks del Vallès Montmeló (B) 6.000 B.D.I. (A) En producción (12/02)
Bionor Transformación Berantevilla (A) 30.000 Nopek (EE.UU) En producción (05/03)
Bionet Europa Reus (T) 50.000 AT Agrar (D) En producción (10/03)
UCM / IDAE Alcalá de Henares (M) 5.000 UCM En producción (04/04)
Bionorte San Martín (As) 4.000 - En producción (03/05)
Biodiesel Castilla la Mancha Santa Olalla (To) 10.000 B.D.I. (A) En producción (05/05)
E.H.N. Caparroso (Na) 35.000 Lurgi (D) En producción (05/05)
Biocarburantes Almadén Almadén (CR) 20.000 Enegea (A) En construcción (11/05)
General de Biocarburantes Pontejos (S) 150.000 AT Agrar (D) En construcción (12/05)
Grupo Ecológico Natural Palma de Mallorca (IB) 6.000 - En proyecto
EMTs de Cataluña / IDAE / Sammet on Plus
Martorell (B) 100.000 - En proyecto
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Biocarburante líquido producido por fermentación de los azúcares contenidos en plantas
Para su producción se pueden utilizar una amplia variedad de materias primas (caña de azúcar, maíz, remolacha, cereales, residuos forestales, etc.)
En los orígenes de la industria automovilista fue uno de los primeros carburantes que se consideraron
Bioetanol
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Etapas: hidrólisis, fermentación, deshidratación
Producción de Bioetanol
Maíz
Trigo
Cebada
Sorgo
Remolacha
Caña azúcar
Melaza
Madera
Residuos de podas
RSU
ALMIDONES
CELULOSAS
Hidrólisis
Hidrólisis
AZÚCARESFermentación
DestilaciónEtanol
hidratadoDeshidratación Etanol
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Mezcla del bioetanol con gasolina
Transformación en ETBE:
- Aditivo de la gasolina
Utilización en pilas de combustible
Mezcla del bioetanol con gasóleo
Aplicación del bioetanol como carburante
![Page 28: Círculo de Innovación en Tecnologías Medioambientales y Energía David Serrano Granados Universidad Rey Juan Carlos.](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022062409/5665b4251a28abb57c8f88a9/html5/thumbnails/28.jpg)
Mezcla del bioetanol con gasolina
- El etanol disuelve un gran número de materiales
- Aumenta la volatilidad de la mezcla
- Elevada miscibilidad con el agua (separación de fases)
- Menor contenido energético que las gasolinas
- Reducción en las emisiones de CO e HC, aumento de NOx
- Mezcla al 85% (Brasil)
- Proporciones inferiores al 10% (4-5% en peso)
Aplicación del bioetanol como carburante
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Transformación en ETBE (reacción con isobuteno)
- Aditivo de la gasolina (3-15%)
- Elevada compatibilidad con los sistemas actuales de refino, distribución y venta de gasolinas
- El ETBE sustituye al MTBE (cuestionado por su posible
impacto medioambiental)
- Limitado por la disponibilidad de isobuteno
Aplicación del bioetanol como carburante
![Page 30: Círculo de Innovación en Tecnologías Medioambientales y Energía David Serrano Granados Universidad Rey Juan Carlos.](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022062409/5665b4251a28abb57c8f88a9/html5/thumbnails/30.jpg)
Principales países productores: Brasil, Estados Unidos
Producción de bioetanol
![Page 31: Círculo de Innovación en Tecnologías Medioambientales y Energía David Serrano Granados Universidad Rey Juan Carlos.](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022062409/5665b4251a28abb57c8f88a9/html5/thumbnails/31.jpg)
Producción de bioetanol en España
0
2
4
6
8
10
12
14
1999 2000 2010
Vent
as g
asol
ina
Espa
ña(M
m3/
año)
320-400
400-500
Con
sum
o et
anol
en
mez
cla
4-5%
(M li
tros
/año
)
Reducción mercado1–3%
Figura 14. Figura 14. DEMANDA DE GASOLINA Y PRODUCCION POTENCIALDEMANDA DE GASOLINA Y PRODUCCION POTENCIALDE BIOETANOLDE BIOETANOL
Demanda gasolina Producción etanol
![Page 32: Círculo de Innovación en Tecnologías Medioambientales y Energía David Serrano Granados Universidad Rey Juan Carlos.](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022062409/5665b4251a28abb57c8f88a9/html5/thumbnails/32.jpg)
Evidentes beneficios medioambientales y también sociales derivados del uso de biocarburantes
Garantizar el suministro de materias primas
Producción: mejora en la eficiencia energética y disminución de los costes
Régimen fiscal favorable y estable
Desarrollo de biocombustibles de segunda generación
Conclusiones relevantes
![Page 33: Círculo de Innovación en Tecnologías Medioambientales y Energía David Serrano Granados Universidad Rey Juan Carlos.](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022062409/5665b4251a28abb57c8f88a9/html5/thumbnails/33.jpg)
http://www.madrimasd.org/[email protected]
“El uso de aceites vegetales en motores de combustión puede parecer hoy en día despreciable. Sin embargo,
estos aceites se pueden convertir con el paso del tiempo en carburantes tan importantes como lo son en la
actualidad los derivados del petróleo”
Dr. Rudolf Diesel, 1912
![Page 34: Círculo de Innovación en Tecnologías Medioambientales y Energía David Serrano Granados Universidad Rey Juan Carlos.](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022062409/5665b4251a28abb57c8f88a9/html5/thumbnails/34.jpg)
Las tecnologías en fase de investigación y desarrollo (publicaciones y/ o patentes)
Las tecnologías disponibles y/o emergentes
Las nuevas tecnologías que se imponen
Las líneas de investigación de empresas
Los líderes en la generación de nuevas tecnologías
Información que proporciona la Vigilancia Tecnológica