Este documento describe y compara diferentes tipos de biocombustibles de primera y segunda generación. Explica que los biocombustibles de primera generación se producen a partir de partes comestibles de plantas, pero compiten con el uso alimentario, mientras que los de segunda generación se producen a partir de biomasa lignocelulósica y no compiten con alimentos. Describe procesos como la fermentación, transesterificación y gasificación para producir bioetanol, biodiésel y combustibles líquidos a partir de biomasa.
2. Situación actual
ESPAÑA:
• Perpetuo aumento del consumo nacional de
biocombustibles, alcanzando 7,19% en 2011. Al mismo
tiempo declive de la producción nacional
• reducción de GEI según CNE unos 40% (biodiésel 35% ,
hidrobiodiésel 30% y bioetanol 66%).
• Fuerte dependencia del sector de biocombustibles de
importaciones con impactos no controlables en los países
productores
Fuente: datos de CNE, elaboración propia
• Materia prima (ES) originada principalmente de
Argentina / Indonesia / Malasia (biodiesel) y Brasil /
EEUU (bioetanol), países más criticados por los
impactos negativos de los cultivos (deforestación,
agricultura intensificada a coste de espacios
naturales, eutrofización, etc.)
3. Situación actual
EUROPA:
• Dependencia de importaciones de biocombustibles menor, unos 10% en 2011
• No hay estadística detallada respecto al origen de la materia prima
• Aumento de dudas al respecto de los biocombustibles convencionales debido a
los efectos LUC / iLUC, la fuerte dependencia de importaciones, el bajo
potencial de reducción de GEI.
• Se refleja en numerosas publicaciones y también en la legislación europea, que
la propuesta de enmienda de la RED hace hincapié en estos aspectos y se
plantea limitar la contribución de biocombustibles convencionales.
• Se ve como uno de los claves para mejorar el balance de los biocombustibles la
introducción de biocombustibles de 2ª generación
Fuente: US GAIN report 2012
4. • 1ª generación: Combustibles a partir de la parte comestible de
plantas agrícolas convencionales.
• Bioetanol de maíz (USA), cebada / trigo / remolacha (UE), caña
de azúcar (BR).
• Biodiesel de colza, girasol (UE), soja (AR), Palma (Ind)
• (Biogás a partir de residuos orgánicos, purines y cultivos
energéticos)
• -> problema: Compite con materias primas alimenticias
• 2ª generación: Combustibles a partir de biomasas lignocelulósicas
• Bioetanol de 2ª generación
• BtL – biomass to liquid, Synfuel, Sunfuel, etc.
• 3ª generación: no existe definición unánime, no obstante, se ve el
término a menudo, usado para combustibles a partir de microalgas
“Genealogía” de los biocombustibles
5. Biocombustibles 1ª generación
• 1ª generación: Combustibles a partir de la parte comestible de
plantas agrícolas convencionales.
• Bioetanol de maíz (USA), cebada / trigo / remolacha (UE), caña
de azúcar (BR).
• Biodiesel de colza, girasol (UE), soja (AR), Palma (Ind)
• (Biogás a partir de residuos orgánicos, purines y cultivos
energéticos)
• -> problema: Compite con materias primas alimenticias
• 2ª generación: Combustibles a partir de biomasas lignocelulósicas
• Bioetanol de 2ª generación
• BtL – biomass to liquid, Synfuel, Sunfuel, etc.
• 3ª generación: no existe definición unánime, no obstante, se ve el
término a menudo, usado para combustibles a partir de microalgas
6. Ethanol de primera generación
• máxima eficiencia teórica: 50% de la energía contenida en la parte
fermentable (azúcar o almidón), excluyendo la destilación
• 5-8MJ / l ethanol para la destilación (20-33% de la energía del etanol) de
enrgía fósil (normalmente gas natural)
• Residuos como paja o bagazo no aprovechable para biocombustible ,
aunque sí para calor
• residuo de destilación (DDGS) rico en proteína ->aprovechable para pienso
de animales
Fruto (trigo)
50%, 9MJ
Residuo (paja)
50%, 9MJ
Fermentación
Alcohol
Agua + residuos
de fermentación
Levaduras,
nutrientes,
agua
CO2
Separación
de sólidos;
Destilación
Alcohol puro
0,19l / 4,5MJ
Agua
Destilación:
aprox. 6MJ/lEtOH
-> 1,2MJ
Residuo DDGS
Forraje, lecho,
enriquecimiento
del suelo, abono,
etc.
Biocombustibles 1ª generación
CO2
Pienso de proteina
para ganadería / cría
de animales, sustituye
cereales o soja
7. Ethanol de primera generación
• máxima eficiencia teórica: 50% de la energía contenida en la parte
fermentable (azúcar o almidón)
• Combustión del residuo permite producir el calor necesario para la
destilación más un exceso para producir electricidad
• residuo de destilación (DDGS) rico en proteína ->aprovechable para
pienso de animales
Fruto (trigo)
50%, 9MJ
Residuo (paja)
50%, 9MJ
Fermentación Alcohol
Agua + residuos
de fermentación
Levaduras,
nutrientes,
agua
Separación
de sólidos;
Destilación
Alcohol puro
0,19l / 4,5MJ
Agua
Residuo DDGS
Combustión Exceso de Calor
-> 6,3MJ
Electricidad
1,6MJ
Biocombustibles 1ª generación
Pienso de proteina
para ganadería / cría
de animales, sustituye
cereales o soja
Destilación:
aprox. 6MJ/lEtOH
-> 1,2MJ
CO2
CO2
8. Biodiésel / hidrobiodiésel
• Eficiencia depende de la cantidad de aceite en la semilla y la extracción: 60%
de la energía contenida en las semillas en caso de colza
• 10% de metanol necesario para le transesterificación, producido normalmente
a partir de gas natural
• Importancia del residuo (torta) como co-producto rico en proteínas para la cría
de animales. En algunos casos (soja) puede ser la torta el producto principal a
lo que el biocombustible da un valor anyadido
Semilla
oleaginosa (colza)
50%, 0,5kg
26,5MJ/kg,
13,25MJ
Residuo (paja)
50%, 0,5 kg,
18MJ/kg, 9MJ
Transesterificación
10% Glicerina
90 % FAME
(0,21kg;38MJ/kg)
-> 7,85MJ
NaOH +
10% Metanol
(0,021kg;24MJ/kg)
-> 0,42MJ
Forraje, lecho,
enriquecimiento
del suelo, abono,
etc.
hidrotratamiento
Hidrógeno,
catalizador
Hidrobiodiésel
Agua, CH4
42% Aceite, 0,21kg,
35MJ/kg, 7,35MJ
58% Torta, 0,29kg,
20MJ/kg, 5,9MJ
Pienso de proteina
para ganadería / cría de
animales, sustituye
cereales o soja
Prensado,
extracción
Biocombustibles 1ª generación
9. Biogas
Biocombustibles 1ª generación
materia
fermentable
(silaje de maíz)
18MJ
digestión anaerobica
CO2
Metano
Agua + residuos
de fermentación
agua
combustión
separación de gases
calor
electricidad
metano puro
CO2
CO2
• Eficiencia unos 50% de la energía contenida en la parte fermentable de la
materia prima
• tecnología simple y probada, uso del biogas a escala pequenya posible
• muy versátil; permite el uso de materia prima heterogénea como
residuos orgánicos y purines de ganadería
• producto gaseoso, si es purificado (el CO2 separado) se puede usar como
gas natural (CNL) en vehículos adaptados
• residuo de fermentación -> abono orgánico
Abono orgánico
Biogas
10. Biocombustibles 1ª generación
• 1ª generación: Combustibles a partir de la parte comestible de plantas
agrícolas convencionales.
• Bioetanol de maíz (USA), cebada / trigo / remolacha (UE), caña
de azúcar (BR).
• Biodiesel de colza, girasol (UE), soja (AR), Palma (Ind)
• (Biogás a partir de residuos orgánicos, purines y cultivos
energéticos)
• -> problema: Compite con materias primas alimenticias
• 2ª generación: Combustibles a partir de biomasas lignocelulósicas
• Bioetanol de 2ª generación
• BtL – biomass to liquid, Synfuel, Sunfuel, etc.
• 3ª generación: no existe definición unánime, no obstante, se ve el
término a menudo, usado para combustibles a partir de microalgas
11. 2ª generación: Combustibles a partir de biomasas lignocelulosicas
Problemática:
• Material lignocelulosico es resistente y difícil de descomponer. -> Tecnologías
complejas y caras requeridas para su aprovechamiento
• Procesos caros y poco maduros todavía, eficiencia relativamente baja.
Ventajas / potenciales:
• Uso de nuevas materias primas como residuos leñosos y cultivos energéticos
• No requieren cultivos alimenticios y no compiten con su uso
• Plantas energéticas lignocelulosicas son más fácil de cultivar y requieren
menos input
• Materia prima puede ser más heterogénea, permitiría policultura
Biocombustibles 2ª generación
12. 2ª generación: Combustibles a partir de biomasas lignocelulosicas
Dos caminos principales de conversión :
• Ruta bioquímica (Ethanol de 2ª generación):
o Decomposición de la parte celulosica y fermentación
• Ruta termoquímica (BtL – biomass to liquid, Synfuel, Sunfuel, etc.)
o Gasificación y síntesis de Fischer- Tropsch (síntesis catalítica de
un combustible líquido a partir del gas)
o Liquefacción (Pirólisis) y upgrading del líquido obtenido a
combustible líquido
Biocombustibles 2ª generación
13. Los procesos en detalle
Tres caminos de conversión :
• Ruta bioquímica (Ethanol de 2ª generación):
o Decomposición de la parte celulosica y fermentación
• Ruta termoquímica (BtL – biomass to liquid, Synfuel, Sunfuel, etc.):
o Gasificación y síntesis de Fischer- Tropsch (síntesis catalítica de
un combustible líquido a partir del gas)
o Liquefacción (Pirólisis) y upgrading del líquido obtenido a
combustible líquido
Biocombustibles 2ª generación
14. Ruta bioquímica: Ethanol de segunda generación
Celulosa 35%
Hemicelulosa
35%
Lignina25%
Ceniza 5%
Decompo-
sición
Catalizador
(Ácido, encimas),
Agua
Azúcares
digestibles Fermenta
-ción Alcohol
Agua
Agua + residuos
de fermentación
Combustión
Levaduras,
nutrientes,
agua
CO2
Separación
de sólidos;
Destilación
Alcohol puro
0,25l / 6MJ
Agua
• máxima eficiencia teórica: 35% (para un contenido de 70% carbohidratos
con 50% eficiencia de conversión de fermentación) , con un exceso de calor
• Consumo de ácidos / bases / encimas con su correspondente impacto
• 5-8MJ / l ethanol para la destilación (20-33% de la energía del etanol)
• Residuo puede aplicarse al suelo para devolver parcialmente los nutrientes
• tecnología de 2ª generación más avanzada
Destilación:
aprox. 6MJ/lEtOH
-> 1,5MJLignina
ceniza
residuo
Agua
Exceso de Calor
-> 2,5MJ
Electricidad
0,6MJ
Biocombustibles 2ª generación
CO2
Biomasa 18MJ/kg
15. Los procesos en detalle
Tres caminos de conversión :
•Ruta bioquímica:
o Decomposición de la parte celulosica y fermentación -> Ethanol
de segunda generación
•Ruta termoquímica:
o Gasificación y síntesis de Fischer- Tropsch (síntesis catalítica de
un combustible líquido a partir del gas)
o Liquefacción (Pirólisis) y upgrading del líquido obtenido a
combustible líquido
Biocombustibles 2ª generación
16. Ruta termoquímica (I): Gasificación (Btl, Biomass to liquid)
Celulosa
Hemicelulosa
Lignina
ceniza
Gasificación
Gas
(CO,
CO2, H2,
CH4,..)
Limpieza,
Reformado,
Separación Combustible
(FT-diesel,
Methanol,..) 9MJ
Gas
• Eficiencia 40-50%, co-generación de electricidad
• Complejo y muy costoso, eficiente y rentable sólo a muy gran escala
(>2.000t/a o 700.000t/y), sobre todo por la limpieza del gas
• Nutrientes (y contaminantes) contenidos en la biomasa se vitrifican en las
escorias
• Puede producir otros combustibles (metanol etc, pero a menor eficiencia)
• tecnicamente probado y viable, problema es la economía
CO,
H2,
FT-
Synthesis,
destilación
Char,
escoria
vertedero
Tar
Exceso de Calor
-> 2,5MJ
Electricidad
0,65MJ
Datos de NREL study,
image gasifyer from http://www.netl.doe.gov/technologies/coalpower/gasification/gasifipedia/4-gasifiers/4-1-3-4_U-Gas.html
image hydrotreater from http://de.academic.ru/pictures/dewiki/82/Raffinerie.PNG
Image gas cleaning from http://www.biosng.com/experimental-line-up/demonstration/
Turbina
CO2
Biocombustibles 2ª generación
Biomasa 18MJ/kg
17. Los procesos en detalle
Tres caminos de conversión :
•Ruta bioquímica:
o Decomposición de la parte celulosica y fermentación -> Ethanol
de segunda generación
•Ruta termoquímica:
o Gasificación y síntesis de Fischer- Tropsch (síntesis catalítica de
un combustible líquido a partir del gas)
o Liquefacción (Pirólisis) y upgrading del líquido obtenido a
combustible líquido
Biocombustibles 2ª generación
18. Ruta termoquímica (II): Pirólisis
Celulosa
Hemicelulosa
Lignina
ceniza
Pirólisis
15%
Gas
Hidrotratamiento
Hidrocrackeo
destilación
• Eficiencia 40- 55%, con ¼ de la energía final proviniendo de gas natural
• Requiere gas natural para la producción de hidrógeno para el hidrotratamiento
Economía requiere integración del hidrotratamiento en refinería, gran escala
• Hidrotratamiento no desarrollado todavía, proceso complejo y caro
• Char contiene mayor parte de nutrientes (y contaminantes) de la biomasa ->
Ciclo cerrado de nutrientes si se aplica el char al campo. También: Almacenar C
en el suelo, pero no hay evidencias al respecto. Alternativa: uso para fines
energéticos
• Posibilidad de separar pirólisis y upgrading -> producción descentralizada
Combustible
10,5 MJ
Char
ceniza
Char: 3,5MJ; Parte a
combustión, parte producto
70%
Tar
Combustió
n
agua
Calor
Gas
natural
2,25MJ
H2
gas
Reformado
con vapor
Calor
CO2
CO2
Biocombustibles 2ª generación
Biomasa 18MJ/kg
combustión, carbón activado,
aplicación al suelo,..
19. Ventajas:
• Posibilidad de producir combustible a partir de residuos (pajas, podas, etc.)
• No compiten por materia prima con el sector alimenticio
• Pueden usar plantaciones energéticas perennes que necesitan menos input y
tienen menor impacto en la biodiversidad
• Pueden aprovechar del contenido energético de toda la planta y no sólo de la
del fruto y así pueden conseguir un mayor rendimiento por superficie.
• Pueden usar materia prima heterogénea y así permiten el uso de cultivos
mixtos con impacto reducido.
• Podrían usar materia prima de plantaciones energéticos en tierras marginales
que no son aptos para cultivos convencionales y así abrir nuevos potenciales en
estas tierras sin riesgo de cambio de uso de suelo
Biocombustibles 2ª generación
20. Crítica:
• No necesariamente son más eficiente que los biocombustibles de 1ª
generación, hay que elegir bien la materia primas
• Si se usa materia prima de plantaciones energéticas, sí compiten por el terreno
y conllevan el riesgo de cambio de uso de suelo indirecto
• El uso de tierras marginales y de técnicas de cultivo extensivo y de bajo input se
considera una de las ventajas, ya que se reduce significativamente el impacto
ambiental de la fase de cultivo. Pero: Una producción a gran escala intenta ser
lo más eficiente posible, y siempre llevará a un cultivo intensivo para maximizar
el rendimiento
• Compite por residuos con otros usos energéticos de la biomasa más simples
(co-generación, calefacción), que suelen ser más eficientes en cuanto a sustituir
combustibles fósiles
Biocombustibles 2ª generación
Source:
Maximizing the environmental benefits of Europe's bioenergy
potential_EEA Report 10_2008,
PER 2011-2020, IDAE
21. Biocombustibles 3ª generación - algas
Las algas se producen en biorreactores cerrados, es decir instalaciones industriales
como fábricas o pozos de hormigón, por lo tanto no ocupan el suelo como
agrocombustibles sino requieren urbanización del terreno
Weyer etal (2009) hace un cálculo de la eficiencia teorica máxima de las algas:
En un sitio teórico de Málaga con una energía solar incidente de
6000MJ/m2·año las algas podrían producir (suponiendo condiciones ideales y
sin nubes) 46.000l de aceite per hectárea y año (= 170 MJ/m2·año)
Dividiendo estos 170MJ por las 6000MJ incidentes da una eficiencia de 2,8%
-> la eficiencia máxima teórica de producción de las algas son unos 3%, no
contando la energía requerida para el bombeo / removimiento perpetua de
las culturas, que con las tecnologías de hoy en día es más que la energía que
se cosecha luego en algas
Comparando estos 3% con las 10-15% que alcanzan placas fotovoltaicas, cabe
plantear la cuestión si la producción de algas es un uso eficiente del recurso, en este
caso superficie de tierra
En la propuesta de enmienda de la RED de la CE se cuenta la bioenergía de algas con
un factor 4 para estimular su desarrollo, cometiendo así el mismo error como con los
biocombustibles convencionales, promoviendo una tecnología sin conocerla
Weyer etal 2009: Theoretical Maximum Algal Oil Production; Weyer, Kristina M.; Bush, Daniel R.; Darzins, Al; Willson, Bryan D. (2009) BioEnergy Research vol. 3 (2) p. 204-213
23. Potencial a partir de residuos
• Una de las ventajas de los biocombustibles de 2ª generación es la posibilidad de
producirlos a partir de residuos. En teoría, el uso de residuos es (casi) exento de
emisiones de GEI y de LUC / iLUC, siempre cuando no había ya un uso anterior
del residuo.
• Los planes RED (Renewable Energy Directive) de la UE y PER (Plan de Energías
Renovables) del gobierno español ven el uso de residuos como una de las claves
para alcanzar los objetivos de reducción de GEI. La propuesta de enmienda de
la RED de 2012 da un bonus de contar 4x su contenido en energía a
biocarburantes a partir de residuous
24. Potencial a partir de residuos
No obstante, hay ciertas restricciones para los procesos de conversión:
• Los procesos termoquímicos requieren biomasa lignocelulosica seca con un
contenido bajo de proteínas e impurezas -> residuos herbáceos como paja y
residuos leñosos
• Los procesos bioquímicos requieren residuos con bajo contenido de lignina y
fáciles de atacar por las encimas o catalizadores.
• Para todo tipo de residuo heterogéneo y húmedo, como residuos frescos,
purines, residuos sólidos urbanos o lodos, la tecnología de conversión más
apropiada es la fermentación anaeróbica (producción de biogas)
-> Partiendo de estas premisas, se puede estimar un potencial de residuos
aprovechable para producir biocombustibles, pero hay que compartir este
potencial con otros usos competitivos, como la producción de calor y / o
electricidad.
25. Potencial a partir de residuos
Potencial y consumo de biomasa en España según estimación en el PER (Plan de
Energías Renovables) 2011-2020 y de la IEA (International Energy Agency)
Potencial de biomasa en España [MtOE] - ES
Residuos Forestal Cultivos energéticos Suma 2010
leñoso &
herbáceo
purines & RSU suma masas forest.
existentes 2010 2030
leñoso, herb. y
forestal
leñ., herb.,
for. y cult.e.
PER 6,4 1,8 8,2 4 7,3 10,4 17,7
IEA 6,2 1,3 7,5 1,7 7,8 16 7,9 15,7
Consumo de biomasa en España [MtOE] - ES
para uso térmico y eléctrico biocomb.
2006 Objetivo 2010
2011 (comb.,
no biomasa)
PER 4,2 12 1,75
26. Potencial a partir de residuos
Potencial de biomasa en España [MtOE] - ES
Residuos Forestal Cultivos energéticos Suma 2010
leñoso &
herbáceo
purines & RSU suma masas forest.
existentes 2010 2030
leñoso, herb. y
forestal
leñ., herb.,
for. y cult.e.
PER 6,4 1,8 8,2 4 7,3 10,4 17,7
IEA 6,2 1,3 7,5 1,7 7,8 16 7,9 15,7
Consumo de biomasa en España [MtOE] - ES
para uso térmico y eléctrico biocomb.
2006 Objetivo 2010
2011 (comb.,
no biomasa)
PER 4,2 12 1,75
Potencial Biogas
Potencial y consumo de biomasa en España según estimación en el PER (Plan de
Energías Renovables) 2011-2020 y de la IEA (International Energy Agency)
27. Potencial a partir de residuos
Potencial y consumo de biomasa en España según estimación en el PER (Plan de
Energías Renovables) 2011-2020 y de la IEA (International Energy Agency)
Potencial de biomasa en España [MtOE] - ES
Residuos Forestal Cultivos energéticos Suma 2010
leñoso &
herbáceo
purines & RSU suma masas forest.
existentes 2010 2030
leñoso, herb. y
forestal
leñ., herb.,
for. y cult.e.
PER 6,4 1,8 8,2 4 7,3 10,4 17,7
IEA 6,2 1,3 7,5 1,7 7,8 16 7,9 15,7
+ =
Fuente: PER 2011-20, IDEA. IEA: How much bioenergy can Europe produce without harming the environment, EEA Report 7-2006
28. Potencial a partir de residuos
Potencial y consumo de biomasa en España según estimación en el PER (Plan de
Energías Renovables) 2011-2020 y de la IEA (International Energy Agency)
Potencial de biomasa en España [MtOE] - ES
Residuos Forestal Cultivos energéticos Suma 2010
leñoso &
herbáceo
purines & RSU suma masas forest.
existentes 2010 2030
leñoso, herb. y
forestal
leñ., herb.,
for. y cult.e.
PER 6,4 1,8 8,2 4 7,3 10,4 17,7
IEA 6,2 1,3 7,5 1,7 7,8 16 7,9 15,7
+ =
Consumo de biomasa en España [MtOE] - ES
para uso térmico y eléctrico biocomb. Suma
2006 Objetivo 2010 2011 (comb.,
no biomasa)
2011 (biom.,
estimado)
2011
PER 4,2 12 1,75 3,5 15,5
Fuente: PER 2011-20, IDEA. IEA: How much bioenergy can Europe produce without harming the environment, EEA Report 7-2006
29. Potencial a partir de residuos
Potencial y consumo de biomasa en España según estimación en el PER (Plan de
Energías Renovables) 2011-2020 y de la IEA (International Energy Agency)
Potencial de biomasa en España [MtOE] - ES
Residuos Forestal Cultivos energéticos Suma 2010
leñoso &
herbáceo
purines & RSU suma masas forest.
existentes 2010 2030
leñoso, herb. y
forestal
leñ., herb.,
for. y cult.e.
PER 6,4 1,8 8,2 4 7,3 10,4 17,7
IEA 6,2 1,3 7,5 1,7 7,8 16 7,9 15,7
+ =
Consumo de biomasa en España [MtOE] - ES
para uso térmico y eléctrico biocomb. Suma
2006 Objetivo 2010 2011 (comb.,
no biomasa)
2011 (biom.,
estimado)
2011
PER 4,2 12 1,75 3,5 15,5
+ =
Fuente: PER 2011-20, IDEA. IEA: How much bioenergy can Europe produce without harming the environment, EEA Report 7-2006
El consumo previsto en el PER para uso térmico y de electricidad de biomasa
para 2012 ya está 50% por encima del potencial (de residuos y plantaciones
energéticas) disponibles en ES en 2010
30. Potencial a partir de residuos
www.eubionet.net
Potencial y consumo de biomasa en la UE
Source:
Maximizing the environmental benefits of Europe's bioenergy
potential_EEA Report 10_2008
Consumo de biomasa en UE-25 (AEBIOM European Bioenergy Outlook)
(MtOE) 2010 2020 2030
Biomasa 118 215 300
Biocombustible 10 30 44,5
31. • Existe un potencial de residuos importante, pero limitado
• Una parte importante de este potencial ya está aprovechado o previsto de
ser aprovechado, sobre todo los residuos industriales
• Otra parte (la fracción de purines y residuos urbanos) no es aprovechable
para la producción de biocombustibles
• El potencial restante disponible para la producción de biocombustibles está
basado sobre todo en residuos de la agricultura
• En muchos casos, no hay planificación integra de los recursos de residuo, por
ejemplo se estima en el PER un potencial de 333.000t de paja de cereal
disponible para fines energéticos, mientras ya en 2012 ya existen 3 plantas de
paja con un consumo anual de 370.000 t y otros 5 con un consumo de aprox.
600.000t planificadas para 2015
Potencial a partir de residuos
www.eubionet.net
Resumen
33. Potencial a partir de plantaciones energéticas
• La ventaja de los biocombustibles de 2ª generación es de poder aprovechar un
abanico de materias primas más amplio, no limitado a cultivos alimenticios
• Se pueden usar cultivos de bajo input y adaptados a las condiciones de las
tierras marginales
• Los planes RED y PER ven el uso de cultivos lignocelulósicos como una de las
claves para alcanzar los objetivos de reducción de GEI. La propuesta de
enmienda de la RED de 2012 da un bonus de contar 2x
estos cultivos
• Estimaciones del potencial: para 2030 en ES unos 16
MtOE (8MtOE más que 2010) a partir de plantaciones
energéticas estimados por la IEA
www.biomasse.basilicata.itwww.polishwillow.com www.lavozdegalicia.es
Potencial a partir de plantaciones energéticas
34. En España: para 2030 unos 16 MtOE (8MtOE más que 2010) a partir de plantaciones
energéticas estimados por la IEA
Potencial de biomasa en España [MtOE] - ES
Residuos Forestal Cultivos energéticos Suma 2010
leñoso &
herbáceo
purines & RSU suma masas forest.
existentes 2010 2030
leñoso, herb. y
forestal
leñ., herb.,
for. y cult.e.
PER 6,4 1,8 8,2 4 7,3 10,4 17,7
IEA 6,2 1,3 7,5 1,7 7,8 16 7,9 15,7
Potencial a partir de plantaciones energéticas
35. Potencial a partir de plantaciones energéticas
En Europa: para 2030 unos 142 MtOE (3x la cantidad disponible en 2010) a partir de
plantaciones energéticas estimados por la IEA
Source: Maximizing the environmental benefits of Europe's bioenergy
potential_EEA Report 10_2008
En contrario al potencial
de residuos, hay aumento
del potencial importante
hasta 2030
Este aumento de
potencial es debido
principalmente al
aprovechamiento de
tierras baldías, pero
también aumentos de
productividad y aumento
de tierras en retirada.
36. Source: LAND USE REQUIREMENTS OF DIFFERENT EU BIOFUEL SCENARIOS IN 2020 Ecofys 2008
Pero (I):
• El impacto de cultivos energéticos perennes suele ser menor que el de cultivos
convencionales, pero no es nulo. La economía va a intentar de maximizar el
rendimiento de cualquier cultivo con técnicas de agricultura intensiva.
• Cultivos energéticos lignocelulósicas muchas veces con menor productividad,
sobre todo en tierras marginales
www.abiomat.org
www.cultivosenergeticos.es/arundo-k-12
Potencial a partir de plantaciones energéticas
37. Pero (II):
• también se estima un aumento de la demanda de biomasa para fines industriales
(por ejemplo papel) y de usos energéticos alternativos
• El aprovechamiento de tierras baldías y marginales tiene sus impactos. EEUU
implantó su programa National Reserve Conservation (retirada de tierras) para
compensar el impacto de su agricultura intensiva en agua y biodiversidad. Reino
Unido ha prolongado el programa de retirada de tierras (abandonado en la UE)
por los impactos positivos que tenía en la calidad de agua y biodiversidad
Necesidad de evaluar el impacto del aprovechamiento de estas tierras en
comparación con otros opciones para su uso como por ejemplo la instalación de
paneles FV o la reforestación
Potencial a partir de plantaciones energéticas
39. Resumen (I):
Los biocombustibles de segunda generación:
• Se proponen a menudo como la solución general a los problemas de los
biocombustibles, pero no es así, no siempre son más favorables que los
biocombustibles convencionales y no automáticamente significan mayor
reducción de GEI
• Ofrecen cierto potencial de combustible sostenible, sobre todo a partir de
residuos agrícolas y de cultivos perennes en terrenos marginales
• Compiten por los mismos recursos (tierras) con otros usos energéticos y / o
materiales, por lo cual requieren una política íntegra al respecto al uso de
estos recursos
• Tienen un potencial limitado y una eficiencia de conversión relativamente
baja (alrededor de las 50%; a combustible, ¡no a uso final!), por lo cual hay
otros usos de la materia prima más eficiente
Biocombustibles 2ª generación
40. Resumen (II):
• Mientras se importa combustible fósil, la principal justificación para los
biocombustibles es la independencia de importaciones de combustible .
• Bajo criterios medioambientales, existen usos más beneficiosos sin altas
pérdidas de conversión que ahorran la misma cantidad de combustible fósil
como por ejemplo el uso descentralizado de la biomasa para cogeneración o
calefacción
• Los biocombustibles sin uso de tierra (es decir a partir de residuos sin otro
uso) sólo pueden cubrir una pequeña parte de la demanda actual
• Una política de reducción de GEI para el sector de transporte siempre tendrá
que incluir una reducción drástica del consumo de combustible en general.
Biocombustibles 2ª generación
Fuente: Steubing, B., Zah, R., & Ludwig, C. (2012). Heat, electricity, or transportation? The optimal use of residual and waste biomass in Europe from an environmental perspective. Environmental science & technology, 46(1), 164–71. doi:10.1021/es202154k
42. Fuente:
Treibhausgasbilanzen und kumulierter
Primärenergieverbrauch von
Bioenergie-Konversionspfaden
unter Berücksichtigung möglicher
Landnutzungsänderungen. Uwe R. Fritsche
Kirsten Wiegmann, Öko-Institut Darmstadt
(2008)
Emisiones de GEI de distintos combustibles incluyendo factores de iLUC
Emisiones de GEI acumuladas
de distintos combustibles
biógenos, hidrógeno
biogenico y electricidad para
el transporte a partir de
bioenergía, referido al
servicio de transporte
prestado, incluyendo un
factor dLUC como iLUC 25% y
50% para contar los efectos
de cambio de uso de suelo
43. Source:
Maximizing the environmental
benefits of Europe's bioenergy
potential_EEA Report 10_2008
Note: distric heat does not include
heat distribution network
Independiente del potencial de biomasa, su uso más eficiente del potencial de biomasa lignocelulósica es quemarla para producir calor
de calefacción
Comparación de distintos usos de biomasa en cuanto a reducción de GEI
44. Potencial de bioenergía en UE y ES
Source:
Maximizing the environmental benefits of Europe's bioenergy
potential_EEA Report 10_2008,
PER 2011-2020, IDAE
Wheat yield EU: 5-6t/ha; 5t paja (valor media en UE). En ES en secano
aprox. 3t/ha
Corn: 8-9t/ha, 7t de residuo, no crece en secano, requiere mucha agua
SRC crops: 10-12 t/ha, no residuo. Los típicos (poplar, saúce) requieren
mucha agua y no son aptos para plantaciones en secano
www.eubionet.net
45. Mejor uso bajo criteria medio-ambiental:
•materia no leñosa -> Biogás para transporte
•materia leñosa -> producción de calor
Fuente: Steubing, B., Zah, R., & Ludwig, C. (2012). Heat, electricity, or transportation? The optimal use of residual and waste biomass in Europe from an environmental perspective.
Environmental science & technology, 46(1), 164–71. doi:10.1021/es202154k
Comparación de distintos usos de biomasa en cuanto a impacto ambiental