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BIOMASA
JULIO MONTES PONCE DE LEÓN
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FUENTES DE BIOMASA Y FORMAS DE UTILIZACIÓN ENERGÉTICA
fermentación alcohólica
COMBUSTIONBIOMASA VEGETAL BIOMASA ORGÁNICA
• RESIDUOS AGRÍCOLAS
• RESIDUOS INDUSTRIALES
• CULTIVOS ENERGÉTICOS
• RESIDUOS SÓLIDOS ORGÁNICOS
• LODOS DEPURADORAS
• RESIDUOS GANADEROS
PIROLISIS
fermentación metánica
GASIFICACIÓN
TERMOQUÍMICOS
BIOQUIMICOS
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CUMBRE DE JOHANESBURGO
.
ERRADICACIÓN DE LA POBREZA Incrementar el acceso a las modernas tecnologías para la utilización de la
biomasa y de la madera, incluyendo la utilización de residuos agrícolas en las zonas rurales
Promover la utilización sostenible de la biomasa y de otras energías renovables introduciendo las tecnologías adecuadas
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BIOMASA
RESIDUOS CULTIVOS
INDUSTRIALES
AGROGANADEROS
FORESTALES
SÓLIDOS URB
MADERA
AGROALIMENTARIA
LODOS
AGRICOLAS
GANADEROS
Papel
Mueble
CáscarasHuesos
Desechos
Podas
PajaCascarilla
Poda
Entresaca
HERBACEOS
LEÑOSOS
CerealesCardo
PatacaSorgo
Sauces
Chopos
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CULTIVOS AGROENERGÉTICOS
ALTOS NIVELES DE PRODUCTIVIDAD CON BAJOS COSTOS DE PRODUCCIÓN
POSIBILIDAD DE DESARROLLO EN TIERRAS MARGINALES POR FALTA DE MERCADO DE LOS PRODUCTOS AGROALIMENTARIOS
MAQUINARIA AGRÍCOLA TRADICIONAL NO CONTRIBUIR A LA DEGRADACIÓN DEL MEDIO AMBIENTE CON
MINIMA NECESIDAD DE PESTICIDAS, HERBICIDAS Y ABONOS EL PROCESO DE UTILIZACIÓN HA DE TENER UN BALANCE
ENERGÉTICO POSITIVO, ENERGÍA PRODUCIDA POR EL PRODUCTO HA DE SER SUPERIOR A LA ENERGÍA CONSUMIDA EN LA PRODUCCIÓN
BALANCE DE CO2 POSITIVO
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CONSUMO DE ENERGÍA PRIMARIA EN PAISES INDUSTRIALIZADOS
biomasa 3%
gas natural 24%
comb. Sól. 26%
petróleo 37%
hidro 6%
nuclear 6%
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biomasa 35%
gas natural 7%
comb. sól 28%
hidro 6%
petróleo 23%
nuclear 1%
CONSUMO DE ENERGÍA PRIMARIA EN PAÍSES EN DESARROLLO
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DESARROLLO DE LA BIOMASA
RECURSO RENOVABLE DE GRAN POTENCIAL SIN VARIACIONES ALEATORIAS, ESTRATEGICAMENTE EXPLOTABLE.
CULTIVOS AGROENERGÉTICOS SOLUCIÓN DE LA DISMINUCIÓN DE CULTIVOS AGROALIMENTARIOS.
EN EUROPA, LA ELIMINACIÓN DE EXCEDENTES AGRÍCOLAS PERMITIRÍA DISPONER DE 720 MT/año DE BIOMASA= PRODUCCIÓN DE PETRÓLEO DEL MAR DEL NORTE
ASPECTOS SOCIOECONÓMICOS PUEDEN DISMINUIR LA DEPENDENCIA ENERGÉTICA DE UN PAÍS EN EL PERIODO 1975-89 LA POBLACIÓN ACTIVA DEDICADA A LA
AGRICULTURA DISMINUYO UN 35% LA AGROENERGÉTICA PUEDE SER UNA FORMA DE DISMINUIR LAS
SUBVENCIONES AGROALIMENTARIAS EN LA U.E. DISMINUCIÓN DE LA EMISIÓN DE GASES DE EFECTO INVERNADERO
REFORESTACIÓN EMISIÓN MENOR EN ELCICLO DE VIDA
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ACUERDOS DE COOPERACIÓN EN BIOENERGÍA DE LA AGENCIA INTERNACIONAL DE LA ENERGÍA
CONSECUENCIAS SOCIOECONÓMICAS DE LA INTRODUCCIÓN DE LA BIOENERGÍA
CULTIVOS DE CORTA ROTACIÓN PARA LA PRODUCCIÓN DE BIOENERGÍA
PRODUCCIÓN DE BIOMASA CON EXPLOTACIONES FORESTALES SOSTENIBLES
COMBUSTIÓN Y CO-COMBUSTIÓN DE BIOMASA GASIFICACIÓN TÉRMICA DE LA BIOMASA PIRÓLISIS DE BIOMASA ENERGÍA DEL BIOGAS DE LOS VERTEDEROS CONTROLADOS COMBUSTIBLES LÍQUIDOS A PARTIR DE BIOMASA
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PREVISIONES DE CRECIMIENTO DE LA BIOMASA EN ESPAÑA Generación bruta de electricidad con biomasa según el Plan de Fomento
de las Energías Renovables
1998 2010 GWhktep GWh ktep
BIOMASA 1.135 167 13.945 5.267 RESIDUOS SÓLIDOS 704 246 1.964 681 BIOGÁS 0 0 546 150
Biocarburantes 0 500
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CRECIMIENTO REAL DE LA BIOMASA EN ESPAÑA Crecimiento real a diciembre de 2002 y crecimiento necesario según
el Plan de Fomento Plan de Fomento
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Años
Tierras de cultivo (miles de ha)
Cultivos herbáceos
Barbecho y tierras sin ocupar
Cultivos leñosos
total
secano regadío secano regadío secano regadío secano regadío total
1985 8.818 2.171 4.400 173 4.190 661 17.409 3.600 20.415
1990 8.899 2,274 3.979 183 4.096 741 16.973 3.199 20.172
1995 8.116 2.159 3.560 210 3.899 809 15.575 3.178 18.753
1996 8.281 2.309 3.583 278 3.854 839 15.717 3.427 19.144
1997 8.203 2.349 3.478 254 3.899 885 15.570 3.488 19.059
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PREVISIONES DE UTILIZACIÓN DE BIOMASA EN EL REINO UNIDO
ESTUDIOS REALIZADOS POR ETSU ESTIMAN PARA EL AÑO 2005 LA PRODUCCIÓN DE ELECTRICIDAD A PARTIR DE BIOMASA ( PRODUCCIÓN DE ELECTRICIDAD 300TWh/año)
Energía TWh /año
COMBUSTIÓN DE RESIDUOS SÓLIDOS URBANOS
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VERTEDEROS CONTROLADOS
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RESIDUOS FORESTALES Y AGRÍCOLAS
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CULTIVOS ENERGÉTICOS 22
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CONVERSIÓN DE LA BIOMASA EN ENERGÍA COMBUSTIÓN
¾ DE LA ENERGÍA DE COMBUSTIÓN SE PRODUCE EN LOS PRODUCTOS VOLÁTILES
CALDERAS CONVENCIONALES: BAJA EFICIENCIA (15-20%) NOX
POTENCIA 1-10 MWe COSTE 2-2,5 M€/kW
COMBUSTIÓN EN LECHO FLUIDIZADO BUENA EFICIENCIA (35%)
PIRÓLISIS CONVENCIONAL 400 A 500 ºC SIN AIRE PIRÓLISIS RÁPIDA 800 A 900 ºC (10% DE SÓLIDO 60% GAS ) BUENA EFICIENCIA(35 %) POTENCIA < 50 MW COSTE 0,8-1,0 M€/MWe
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CONVERSIÓN DE LA BIOMASA EN ENERGÍA II
GASIFICACIÓN CON PRODUCCIÓN DE CO, H, y CH4
CON VAPOR DE AGUA Y AIRE CON VAPOR DE AGUA Y OXIGENO BAJA EFICIENCIA (35%)
10-20 MWe 1,5-2,0 M€/MWe
ALTA EFICIENCIA (con ciclo combinado) 15-20 MWe COSTE 2,5
DIGESTIÓN ANAEROBIA DESCOMPOSICIÓN BACTERIANA DE LA MATERIA ORGÁNICA EN AUSENCIA DE AIRE
DIGESTORES (CONTENIDO DE METANO DEL 50 AL 70 % CON UNA EFICIENCIA DEL 60%)
VERTEDEROS CONTROLADOS
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BIOCARBURANTES
BIOCARBURANTES BIOETANOL (ALCOHOL ETILICO) BIOMETANOL (ALCOHOL METILICO) BIODIESEL OBTENIDO POR ESTERIFICACIÓN DE ACEITES
VEGETALES DIRECTIVA COMUNITARIA 2003/30CE
SE PREVE QUE EL TRANSPORTE AUMENTE UN 50% ENTRE 1990 Y 2010 1113 MILLONES DE TONELADAS DE CO2
HAY QUE LLEGAR A LA SUSTITUCION DE UN 20% EN 2020 EN 2005 DEBE CONSEGUIRSE UNA INTRODUCCION DEL 2 % DE
BIOCOMBUSTIBLES EN 2010 LA PROPORCIÓN HA DE LLEGAR AL 5,75% SE INFORMARA ANUALMENTE DE LA CUOTA DE
BIOCARBURANTES EN CADA ESTADO SE CONSIDERARAN LOS ASPECTOS MEDIOAMBIENTALES Y
ECONOMICOS DE LOS AUMENTOS DE CUOTA
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BIOCARBURANTES II: BIOETANOL
Obtención fermentación:
1) de almidones de cereales( trigo, maíz, cebada)
2) de azúcares( caña de azúcar, pataca, sorgo dulce)
3) sustancias celulósicas Utilización:
1) mezclado con gasolinas en lugar del ETBE o MTBE 15%
2) como carburante con mezclas con gasolina hasta 85
3) como componente del ETBE Reducción de emisiones de CO2: 51% (cereales) , 70% (azucares) con
respecto a la gasolina Reducción de las emisiones de CO en la combustión Reducción de contaminantes tóxicos en la combustión: benceno y butadieno Aumento de acetaldehidos y formaldehidos en la combustión Coste medio: etanol de maíz 0.50 €/l ( etanol de cereales 0,45 €/l en España)
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BIOCARBURANTES III: BIODIESEL
Obtención: esterificación de aceites vegetales (soja, colza, girasol) con metanol
Triglicérido + metanol = metilester + glicerina Utilización: puede sustituir directamente al diesel procedente del petróleo
sin modificación de los motores Reducción de emisiones:
CO2: 57% (colza) 72% (soja) con respecto al diesel procedente del petróleo Eliminación de SO2
65% de las partículas Productos orgánicos aromáticos
Aumenta la vida de los motores Coste medio: colza 0.56 €/l ; soja 0.76 €/l Es una realidad en Alemania, Francia (25.000t/año), Italia, Bélgica y
Austria (15.000t/año)
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BIOCARBURANTES EN ESPAÑA El consumo actual de combustibles de automoción > 40 Mtep (20 % son gasolinas y el
resto gasóleos), hacen falta 8 Mtep de biocarburantes para cumplir los objetivos fijados por la UE para el año 2020
Las plantas de producción de etanol carburante de ABENGOA (< 400 kt) utilizan cultivos agroalimentarios (cereales) , con precios superiores a los de los productos energéticos difícilmente competitivos con los carburantes tradicionales.
En el cultivo de la pataca se pueden obtener producciones de 5000-6000 litros de etanol por ha (a razón de un litro por cada 12 kg de tubérculos),
El sorgo azucarero sería un cultivo preferentemente para los regadíos de zonas más cálidas, donde puede dar productividades en biomasa superiores a las 30 toneladas de materia seca por ha
CULTIVO Producción t/ha Rendimiento etanol kg/l Producción etanol l/ha
Remolacha
Trigo
Maiz
Pataca
Sorgo azucarero
60
2,5
10
65
90
10
2,8
2,7
12
18
6.000
877
3.703
5.416
6.000
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EVOLUCIÓN DE LOS BIOCARBURANTES EN EL REINO UNIDO
LIQUID BIOFUELS AND RENEWABLE HYDROGEN TO 2050 (JULIO 2004) NO SE PUEDEN REDUCIR LAS EMISIONES DE CO2 AL 20% EN 2010 SI NO
SE INTRODUCEN NUEVOS BIOCARBURANTES: biocombustibles o hidrogeno
HAY QUE PRODUCIR HIDRÓGENO A PARTIR DE ENERGÍAS RENOVABLES. SOLUCIÓN A LARGO PLAZO
LOS BIOCOMBUSTIBLES, ETANOL Y DIESEL, REPRESENTAN LA SOLUCIÓN MÁS INMEDIATA
ANALISIS DEL CICLO DE VIDA IMPACTOS LOCALES IDENTIFICACIÓN DE LAS LAGUNAS TECNOLOGICAS IMPACTO AMBIENTAL
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FACTORES QUE CONDICIONAN LA PENETRACIÓN DE LOS BIOCARBURANTES FAVOR CONTRA Económicos
Precio del petróleo en alza Costes materia prima Apreciación coproductos Éxito cultivos energéticos Alto coste H
Técnicos Mejora producción Distribución y almacenamiento de
H Consumo
Acuerdo sobre estandares Calidad de biocombustibles
Políticos U.E Reducción CO2
Reducción importaciones
Económicos Reducción precio H Reducción costes vehículos con
piIas de combustible Fracaso cultivos energéticos
Técnicos Dificultad adaptar vehículos Viabilidad vehículos eléctricos Deterioro calidad del aire Mayor rentabilidad biomasa en
otros usos Fallo de tecnologías
Consumo No aceptación pública de fábricas Mala calidad de los biocarburantes
Políticos Inadecuada reforma de la PAC
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AGROBIHOL Viabilidad técnico económica y ambiental de la introducción del bioetanol
como combustible alternativo COMILLAS, UPM Estudio de cultivos de pataca y sorgo azucarero como cultivos
energéticos de bajo coste para la producción de etanol. UPM , ITA Estudio del uso de los tallos de pataca como materia prima alcoholígena,
en alternativa al uso de los tubérculos UPM, CIEMAT Uso del bioetanol para la producción de biodiesel mediante
transesterificación del aceite de semillas del cardo, UPM, CIDAUT Mejora y optimización de la producción actual de bioetanol
COMILLAS,ABENGOA Ensayos de diferentes mezclas de etanol con gasolina en los motores
actuales y en motores modificados. FORD CIDAUT. Utilización del etanol para la producción de hidrógeno en las pilas de
combustible ABENGOA, CESIC Distribución y logística del etanol en la red de suministro de carburantes.
ABENGOA, BP
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Producción de Bioetanol
Materia prima:pataca y sorgo dulce
Producción de bioetanol:- a partir de tallos de pataca y sorgo- optimización proceso actualBioetanol para biodiesel de aceite de cardo
Utilización del Bioetanol
En mezcla directa
E-Diesel E-85 en FFV
En pilas de combustible previo reformado
Logística y distribución
Impacto ambiental
Aspectos socio-económicos