1

BIOMASA

JULIO MONTES PONCE DE LEÓN

2

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

3

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

4

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

5

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

6

CONSUMO DE ENERGÍA PRIMARIA EN PAISES INDUSTRIALIZADOS

biomasa 3%

gas natural 24%

comb. Sól. 26%

petróleo 37%

hidro 6%

nuclear 6%

7

biomasa 35%

gas natural 7%

comb. sól 28%

hidro 6%

petróleo 23%

nuclear 1%

CONSUMO DE ENERGÍA PRIMARIA EN PAÍSES EN DESARROLLO

8

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

9

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

10

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

11

CRECIMIENTO REAL DE LA BIOMASA EN ESPAÑA Crecimiento real a diciembre de 2002 y crecimiento necesario según

el Plan de Fomento Plan de Fomento  

12

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

13

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

12

VERTEDEROS CONTROLADOS

8

RESIDUOS FORESTALES Y AGRÍCOLAS

5

CULTIVOS ENERGÉTICOS 22

14

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

15

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

16

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

17

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)

18

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)

19

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

20

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

21

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

22

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

23

                              

                              

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