Clases Biocombustibles
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LA BIOMASA FORESTAL
Los productos leosos son los combustibles ms utilizados en el mundo.
-
La biomasa forestal es un combustible gestionable, ya que puede
utilizarse en el momento y en el lugar en que se demanda energa.
No es un producto txico, ni peligroso.
Es un recurso propio y renovable, beneficioso para la naturaleza y
que puede equilibrar nuestra dependencia energtica.
FAO - Dendroenerga o la energa procedente de la biomasa
forestal, como toda la energa obtenida a partir de
biocombustibles slidos, lquidos y gaseosos, primarios y
secundarios derivados de los bosques, rboles y otra vegetacin
existente en terrenos forestales.
-
VENTAJAS
Ventajas
ambientales
para la salud
Recurso
endgeno
y renovable
Valorizacin
de residuos
Generacin
de empleo
Disminucin de
la vulnerabilidad
a problemas de
abastecimiento
Ahorro de
divisas
Energa para
uso local o
nacional
-
Combustible de origen biolgico
Siendo estrictos, incluso el petrleo sera unbiocombustible en tanto procede de restos fsiles deseres vivos, sin embargo se tiende a llamarbiocombustible a aquellos combustibles de origenbiolgico y que son renovables a partir de los restosorgnicos de donde proceden.
Se entiende por biocombustible a aquel combustible deorigen biolgico que no se ha fosilizado.
Qu es un biocombustible?
-
Ventajas y Desventajas de los
Biocombustibles
VENTAJAS DESVENTAJAS
No incrementa niveles de CO2en la atmosfera.
Proporciona fuente de energarenovable.
Revitalizan economas rurales,genera empleo.
Se podran reducir losexcedentes agrcolas.
Se mejora aprovechamiento detierras de poco valor agrcolas
Se mejora la competitividad alno tener que importar fuentes
de energa tradicionales.
Costo de produccin casi eldoble de la gasolina.
Se necesita grandes espaciosde cultivo.
Potenciacin de monocultivosintensivos (uso de pesticidas y
herbicidas)
El combustible precisa de unatransformacin previa compleja.
Su uso se limita a un tipo demotor de bajo rendimiento y
poca potencia.
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VENTAJAS DE LOS
BIOCOMBUSTIBLES
Biodiesel:
Ms octanos
a menor
costo
Fuente
energtica
renovable
Biodiesel:
Punto de
inflamacin
superiorBioetanol:
Mayor
lubricacin
Menor
impacto
ambiental
Desarrollo
agrcola
Bioetanol:
Mejor
combustin
para el motor
-
BIOCOMBUSTIBLES DE PRIMERA GENERACIN
Son aquellos que:
> Se producen a partir de materias primas convencionales.
Reducen emisiones de gases de efecto invernadero respectoa los combustibles fsiles.
Tienen ya una presencia en el mercado.
Son imprescindibles para el desarrollo de futuras generacionesde biocombustibles.
Son producidos de manera sostenible.
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I. Combustibles Slidos
Todos queman produciendo cenizas.
La combustin puede ser con llama a incandescente.
Su combustibilidad depende de:
- Contenido hmedo del slido
- Conductibilidad calorfica
- Aptitud y temperatura de ignicin
- Grado de combustin
- Velocidad de propagacin
- Carga termina, etc.
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Combustibles Leosos
Se incluyen todos los tipos de biocombustibles derivadosdirecta o indirectamente de los rboles, arbustos y demsmaterial vegetal que crecen en tierras forestales y no forestales.
Entre los combustibles de madera se incluye tanto biomasaforestal primaria como subproductos industriales derivados deindustrias forestales primarias y secundarias.
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Clasificacin
UWET
(Terminologa
Unificada sobre
Dendroenerga)
B
Combustibles
de madera
indirectos
A
Combustibles de
madera directos o
biomasa forestal
primaria)
C
Combustibles
de madera
recuperados
-
A. Combustibles de madera directos/biomasa forestal primaria.
Madera y productos leosos extrados directamente de los bosques,
terrenos boscosos y otras tierras destinadas al suministro de energa.
Se queman directamente o se transforman en otro combustible,
como: etanol, metanol.
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O formada por los materiales vegetales procedentes de cuidados
silvcolas, como las podas, seleccin de brotes, cortas de aclareo,
cortas fitosanitarias y desbroces; residuos de aprovechamientos
madereros, sean procedentes de cortas finales o de cortas
intermedias, leas procedentes de trasmochos y material vegetal
procedente de cultivos energticos, leosos o herbceos.
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El biocombustible obtenido de la madera se transforma antes de
ser entregado al consumidor.
La UWET propone la siguiente clasificacin:
- Lea, astillas, pellets de madera, carbn vegetal, briquetas de
carbn vegetal, licor negro y otros combustibles de madera.
Tipos de Biocombustible de Madera
-
Lea
Incluye a toda madera obtenida del bosque o de otro origen con
su formato original, es la madera en bruto a partir de cualquier
especie leosa y tiene las siguientes caractersticas:
> Forma cilndrica o cnica
> Es heterognea.
Se puede trozar para facilitar su almacenamiento y mejor
conservacin.
> Para un correcto uso energtico hay que secarla a uncontenido de humedad de 15 %
> Se puede utilizar directamente o despus de sertransformada en otro combustible de la madera.
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La lea suele trocearse antes de su distribucin al consumidor para facilitar su manejo y almacenamiento.
Dependiendo del tamao y forma pueden ser astillas o pellets.
-
> Astillas.- es el resultado de reducir el tamao de la madera,
dando lugar a trozos pequeos de forma irregular, con un
espesor promedio de 2 cm., y longitudes que no superan los
10 cm.
Las astillas procedente de los aprovechamientos forestales, es
totalmente natural y no contienen ningn tipo de aditivo,
constituyendo un biocombustible limpio.
Tiene una baja densidad y una superficie especfica muy
superior a la de la lea, lo que disminuye el tiempo de inicio
de la combustin.
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> Pellets.- son vulos fabricados a partir de astillas de madera,
aserrn o residuos forestales y desechos de origen vegetal.
- Son de forma cilndrica y homognea.
- Miden entre 1 a 3 cm. de largo y unos 5 a 6 mm. de dimetro.
Su constitucin compacta y su alta densidad energtica, presentan
muchas ventajas:
. Mejor combustin
. Menos espacio para su almacenamiento
. Facilidad para transportar y comercializar
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Carbn vegetal.
Combustible slido que presenta un contenido muyalto de carbono, por lo que su poder calorfico es muysuperior al de la madera.
Se deriva de la carbonizacin, destilacin, pirlisis de lamadera y sub productos de la madera, es dificilmentealterable.
Para su fabricacin se utilizan hornos
Su densidad depende de la materia prima utilizada y lapresin ejercida en el proceso de su fabricacin.
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> Briquetas de carbn vegetal.- son el resultado demoldear el carbn vegetal para producir piezashomogneas.
* Ventajas respecto a la lea:
- Facilidad de almacenamiento, limpieza y transporte.
- Pueden seccionarse fcilmente.
- Son de mayor tamao que los pellets (5 a 10 cm. dedimetro por 20 a 50 cm. de longitud.
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B. Combustibles de madera indirectos
Son subproductos industriales derivados de:
- Industrias primarias de la madera (aserraderos, fbricasde tableros de partculas, plantas de fabricacin de pastade papel)
-
- Industrias secundarias (ebanistera, carpintera), tales como
residuos del aserrado, costeros, restos del canteado y el
escuadrado, aserrn, virutas y astillas, licor negro, etc.
Los combustibles de madera indirectos se queman
directamente o se transforman en otro combustible, como el
carbn vegetal, gases de pirlisis, pellets, etanol, metanol, etc.
Estaran formados por residuos de los procesos industriales de
la madera (restos de madera que no han entrado en la cadena
industrial) y otros residuos no aprovechables.
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C. Combustibles de madera recuperados
Es la biomasa leosa derivada de todas las actividades
econmicas y sociales ajenas al sector forestal,
generalmente, desechos de la construccin, demolicin de
edificios, bandejas de carga, contenedores, cajas de madera
y otros que se queman tal cual estn o se transforman en
astillas, pellets, briquetas o polvo.
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II. Combustibles Lquidos
Punto de inflamacin, es la T mnima bajo la cual un lquido enequilibrio con su vapor, pone una cantidad suficiente de ste paraque en contacto con una fuente de ignicin se encienda.
Licor negro.
Son subproductos que se obtienen durante los procesos dedescomposicin qumica de la madera en las industrias queproducen pasta para papel.
Es de color negro y aspecto viscoso
Se utiliza en las propias industrias para generar vapor para elproceso industrial y electricidad por cogeneracin, a travs delcalentamiento de grandes calderas.
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III. Combustibles Gaseosos
Son los combustibles ms empleados, sobre los slidos y lquidos
ventajas de transporte y almacenamiento, mayor luminosidad de
llama, mayor poder calorfico, debido a su mayor facilidad de mezcla
con el comburente.
Gas es toda sustancia o mezcla que en estado lquido ejerza una
presin de vapor mayor de 275 Klca a 38C.
Gas inflamable es cualquier gas que pueda arder en
concentraciones normales de oxigeno en el aire. Su inflamabilidad
depende de sus limites de inflamacin y de su T de ignicin.
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El ms conocido es el denominado biogs. Este se genera en
dispositivos especficos (digestores) o en medios naturales a partir
de las diferentes reacciones de biodegradacin que sufre la materia
orgnica, mediante la accin de microorganismos as como de
otros factores en ausencia de aire.
El gas resultante de estas reacciones est formado por;
CO2, CO, CH4, y otros gases en cantidades menores.
El contenido en CH4 (gas aprovechable para su combustin) varia
entre un 50 y un 75%.
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BIOCOMBUSTIBLES DE SEGUNDA GENERACIN
Ms ecolgicos y avanzados que los actuales, su desarrollo podra
permitir una mayor implantacin de los carburantes "bio" en los
prximos aos
Qu son los biocombustibles de 2 generacin?
La diferencia fundamental de los nuevos carburantes de segunda
generacin (2G) con respecto a los actuales es que se van a
elaborar a partir de mejores procesos tecnolgicos y materias
primas que no se destinan a la alimentacin y se cultivan en
terrenos no agrcolas o marginales.
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Son los que provienen de cultivos alimenticios y que se procesan
por medios convencionales
Bioetanol caa de azcar o la remolacha,
Biodisel semillas de algodn o girasol.
La crtica ms fuerte que han recibido estos biocombustibles es que
ocupan tierras destinadas a cultivos alimenticios.
Para Per, existe la oportunidad de producir biocombustibles de
primera generacin aprovechando tierras de baja productividad, sin
perjudicar la produccin de alimentos.
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Falta de conocimiento
para el anlisis del ciclo
del biocombustible.
Falta de conocimiento sobre
tcnicas ptimas de
fermentacin (diferencias en
calidad y tipo de materia prima).
Escalas mnimas y
ptimas de produccin
(sostenibles y
econmicamente
viables).
Aprovechamiento o
disposicin de los
subproductos de la
cosecha y de la
Fermentacin.
FALTA DE CONOCIMIENTO SOBRE
Germoplasma con:
buena productividad-
adaptabilidad, calidad
ptima y disponibilidad
durante todo el ao.
Conocimiento,
maquinaria y tcnica de
cosecha mecanizada
incluyendo agricultura
de precisin
FALTA DE:
Una zonificacin
agroecolgica con
alternativas de rotacin.
Incluyendo aspectos
socio-econmicos.
Paquetes de manejo
agronmico sostenible,
incluyendo el manejo
integrado de pestes y
enfermedades y su difusin
El impacto de las
condiciones
ambientales en la
calidad de la materia
prima y de la biomasa.
BIOETANOL
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Ausencia de modelos
de evaluacin socio-
tcnico - econmica en
la cadena de energa.
Falta de evaluacin de los
impactos ambientales en
la cadena de energa
No hay zonificacin
agroecolgica, social y
econmica. No hay
diagnostico de la situacin
de inventario de
productores.
Insuficiencia de
criterios y/o
parmetros para
evaluar especies
oleaginosas.
Restriccin en
el uso e
importacin de
especies y
materiales
promisorios.
Comportamiento
del Biodiesel de
aceites de
diferentes
oleaginosas.
Buenas
practicas para
el manejo
agronmico
del cultivo.
Aprovechamiento
y desarrollo de
los subproductos
de la cadena de
biodiesel.
Desconocimiento
agroindustrial de
equipos y
maquinarias
agrcolas.
BIODISEL
Aplicaciones del
aceite y del Ester
metilico (biodiesel)
en la industria
oleoqumica.
FALTA DE: DESCONOCIMIENTO DE:
No hay
caracterizacin
y evaluacin de
materiales
nativos e
introducidos.
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Ventajas
Requerirn menos recursos (fertilizantes, pesticidas, agua, terrenos,
etc.) para ser producidos. El ratio neto de energa producida
mejorar respecto a los actuales.
Al disponer de una mayor variedad de materias primas y no ser
comestibles, no generarn competencia con la industria
alimenticia, aunque puede que la generen con la que utiliza fibras
vegetales o madera.
Podrn ser generados en terrenos no agrcolas o marginales.
Podrn servir para recuperar terrenos erosionados en laderas o
zonas desertificadas y fijar CO2 a travs de su sistema de races.
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A largo plazo, pueden abaratar los costes de produccin respecto a los
actuales biocarburantes.
Algunas especies tienen mejores resultados en climas templados que en
tropicales, por lo que pueden desarrollarse en Europa o EEUU.
Inconvenientes
Mayores costos iniciales de produccin.
Falta de coordinacin entre los distintos centros de investigacin, con
diferentes prototipos de gasificadores, est adems ralentizando la
evolucin esperada.
Seguir utilizando el motor de combustin es un error, ya que en la
prctica slo un 5% de la energa contenida en el combustible se
transforma en movimiento
la posible propagacin de especies modificadas genticamente con
impactos desconocidos, y la prdida de hbitat naturales debido a
monocultivos.
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Aceites
Excedentes
vnicos
Cereales
Biomasa
Jugos
azucarados
Transesterificacin
Hidrlisis
/Fermentacin
/Destilacin
Digestin anaerobia
Biodiesel
Bioetanol
Biogs
Principales Tecnologas
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Biodiesel
Se obtiene mediante transesterificacin; es un proceso para tratar
diferentes tipos de aceites y grasas, principalmente compuestos de
triglicridos, que son una combinacin de cidos grasos saturados e
insaturados de diferentes pesos moleculares y glicerina.
100 Kg. aceite + 10 Kg. Alcohol 10 Kg. glicerina + 100 Kg. biodisel
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Esquema del proceso productivo del aceite refinado
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Materias primas para la produccin de biodiesel
Amplia variedad de semillas y frutos oleaginosos y otras materiasprimas alternativas, como las algas.
Tambin son utilizables los aceites de fritura usados.
El biodiesel puede mezclarse con gasleo procedente del refino delpetrleo en diferentes cantidades.
Se utilizan notaciones abreviadas segn el porcentaje por volumende biodiesel en la mezcla:
B5: El biocombustible B20 significa una mezcla del 5 % debiodiesel y el 95 % de diesel normal
B30: significa una mezcla del 30% de biodiesel y el 70% de dieselnormal.
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B50: significa una mezcla del 50 % de biodiesel y el 50 % de diesel
normal.
B100: significa biodiesel al 100% sin mezcla alguna con diesel
normal. Es un producto 100% ecolgico con altas reducciones de
emisiones nocivas a la atmsfera. Su nica pega es en los motores
de vehculos antiguos.
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Bioetanol
- Tecnologas uso de cereales (maz, trigo, cebada, etc.)
CEREAL
Molienda
Licuefaccin
Destilacin
Sacarificacin
Fermentacin
Deshidratacin
ETANOL
Enzima
CO2 Levaduras
Separacin
Evaporacin/
Secado
DDGS
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- Tecnologas uso de jugos azucarados (melasa de caa de
azcar o remolacha)
MELAZAS
Destilacin
Fermentacin
Deshidratacin
ETANOL
CO2 Levaduras
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Materias primas para la produccin de bioetanol
Puede obtenerse a partir de tres tipos de materias primas:
Cultivos y materiales con alto contenido de sacarosa, la caade azcar, la remolacha azucarera, el sorgo dulce y las melazas,
entre otros.
> Cultivos amilceos con alto contenido de almidn, cereales
(maz, sorgo granos: trigo y cebada) o races (yuca) y tubrculos
(mandioca, papa, batata, etc.), o de inulina (topinambur, agave,
ame, etc.).
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Materias primas y cultivos con alto contenido de celulosa(lignocelulsicos), cuyos carbohidratos se encuentran en formas
ms complejas (madera, residuos agrcolas y forestales, cultivos
lignocelulsicos, material herbceo, etc.). Se utilizan notaciones
abreviadas segn el porcentaje por volumen de biodisel en la
mezcla:
E-diesel: permite su mezcla con gasoil utilizando un aditivo
solvente y produciendo un biocombustible diesel el E-Diesel, con
muy buenas caractersticas en cuanto a combustin y reduccin de
contaminacin ya se comercializa con xito en EEUU y Brasil
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E5 significa una mezcla del 5% de bioetanol y el 95% de gasolina
normal. Esta es la mezcla habitual y mezcla mxima autorizada en
la actualidad por la regulacin europea.
E10 significa una mezcla del 10% de bioetanol y el 90% de
gasolina normal. Esta mezcla es la ms utilizada en EEUU ya que
hasta esta proporcin de mezcla los motores de los vehculos no
requieren ninguna modificacin y e incluso produce la elevacin
del un octano en la gasolina mejorando su resultado y obteniendo
una notable reduccin en la emisin de gases contaminantes.
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E85 Mezcla de 85% de bioetanol y 15 % de gasolina, utilizada en
vehculos con motores especiales. En EEUU las marcas ms
conocidas ofrecen vehculos adaptados a estas mezclas. Tambin
se comercializan, en pases (EEUU, Brasil, Suecia) en los llamados
vehculos de Combustibles Flexibles con motores adaptados que
permiten una variedad de mezclas.
E95 Mezclas de 95% de bioetanol y 5 % gasolina son utilizados en
algunos pases como Brasil con motores especiales.
E100 significa bioetanol al 100% sin mezcla alguna con diesel
normal.
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Biodiesel Ventajas:
Su transporte es seguro al tener
un punto de inflamacin superior
al diesel.
Permite una mejor lubricacin
de los motores.
BioetanolVentajas:
Aumenta el octano del
combustible a bajo costo.
Mejora la combustin del motor.
Desventajas:
Problemas en el arranque de los motores a
temperaturas menores o cercanas a los 0 C
para lo cual es necesario del uso de aditivos.
Pueden presentarse inconvenientes de
desecamiento de las conexiones o
mangueras de caucho.
Presenta un menor poder calorfico que el
diesel (9% menos de energa por similar
unidad de volumen)
Desventajas:
Tiene 3.4% menos de poder calorfico por
galn en comparacin con las gasolinas.
Es muy voltil. Se producen prdidas por
evaporacin por lo que requiere de cisternas
adecuadas.
Bajo determinadas condiciones, la
produccin podra mostrar un balance
energtico negativo (la energa necesaria
para obtenerla es mayor a la que se
produce).
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Biogs o Biobutanol
Producto gaseoso de la descomposicin de la materia orgnica en
condiciones anaerobias, por la accin de bacterias que transforman la
materia orgnica en una mezcla de productos gaseosos o biogs
(CH4, CO2, H2, H2S, fundamentalmente) y una mezcla de productos
minerales y de compuestos de difcil degradacin, denominada
digestato.
Materia orgnica + microorganismos BIOGAS + DIGESTATO
El proceso de formacin se genera partir de las reacciones de
degradacin de la materia orgnica, en ella, se producen una serie de
reacciones qumicas y bioqumicas por accin de microorganismos, los
cuales llevan a cabo biotransformaciones especificas.
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Biocombustibles de Tercera generacin
Es la que pretende crear bioetanol a partir de cultivos especficos,
como las algas, que tienen un potencial energtico que puede ser 30
veces mayor que el de los cultivos energticos, ya que capturan una
gran cantidad energa solar y se reproducen rpidamente.
Existe un tipo de algas (pardas) que de manera natural produce
bioetanol.
La produccin de bioetanol a partir de algas se encuentra en etapa
experimental por lo que el uso en masa para producir
biocombustibles no es econmicamente viable.
ALGAS Extraccin Transesterificacin Biodietanol
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LAS ALGAS COMO BIOCOMBUSTIBLE
Las algas se componen de organismos acuticos que capturan luz
solar y el dixido de carbono para hacer fotosntesis y as
producir su energa, y adems producir aceites vegetales que se
pueden transformar en biodiesel.
El rendimiento en produccin de biodiesel con algas es unas 300
veces superior al que se alcanza con soja y unas 25 con palma. A
ello hay que aadir el tiempo record de crecimiento de las algas
que es solo de unos pocos das lo que contrasta con los tiempos
de crecimiento mucho ms largos de las plantas oleoginosas.
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Clasificacin de los biocombustibles