El documento proporciona una introducción a los biocombustibles, incluyendo su historia, tipos (etanol, metanol, biodiésel y biogás), y procesos de producción como la fermentación y la digestión anaerobia. Explica que los biocombustibles son alternativas renovables a los combustibles fósiles que pueden ayudar a reducir la contaminación y promover el desarrollo agrícola.

1. UNIVERSIDAD TÉCNICA PARTICULAR DE LOJA
La Universidad Católica de Loja
Centro de Biología Celular y Molecular
BIOCOMBUSTIBLES
Fabián Carrión M
fhcarrion@utpl.edu.ec
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2. Un poco de historia ….
Libro del Génesis (9: 20,21): “Noé se
dedicó a la labranza y plantó una
viña. Bebió del vino, se embriagó y
quedó desnudo en medio de su
tienda. …”
6000 a.C.: Los sumerios y babilonios usaban
levaduras para fabricar cerveza.
Siglo XIV : Destilación de bebidas alcohólicas.
Finales del siglo pasado ciclo
energía
BIOCOMBUSTIBLE
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3. La sustitución de los combustibles denominados fósiles o tradicionales,
derivados del petróleo, por otros, de origen vegetal, cobra una gran
importancia en nuestros días por varias razones fundamentales, como el
hecho de provenir de una fuente renovable, ser un instrumento de
lucha contra el deterioro medioambiental, además de un factor de
desarrollo de la agricultura e industrias derivadas.
A medida que aumenta el agregado de alcohol en la mezcla,
la combustión libera menor cantidad de contaminantes a la
atmósfera, en especial CO.
Los BIOCOMBUSTIBLES son alcoholes, éteres, ésteres y otros
compuestos químicos, producidos a partir de biomasa, como las
plantas herbáceas y leñosas, residuos de la agricultura y
actividad forestal, y una gran cantidad de desechos industriales,
como los desperdicios de la industria alimenticia.
BIOMASA: materia orgánica de origen animal o vegetal. La
mayoría de las especies vegetales utilizan la energía solar para
crear azúcares, partiendo de sustancias simples como el agua y
el dióxido de carbono, almacenando esta energía en forma de
moléculas de glucosa, almidón, aceite, etc.
TIPOS: alcohol etílico o etanol, metanol, biodiésel y biogás.
Se utilizan principalmente como fuente de energía de vehículos
a motor y para producir energía eléctrica.
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4. Fermentación: “La vida sin aire”
Son los cambios químicos en las sustancias orgánicas
producidos por la acción de las enzimas, producidas
por organismos diminutos tales como los mohos,
bacterias y la levadura.
Generalmente, la fermentación produce la
descomposición de sustancias orgánicas complejas
en otras simples, gracias a la acción de los
biocatalizadores.
El desarrollo de las fermentaciones ha permitido el
avance en la investigación de Biocombuestibles.
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5. La idea de utilizar productos vegetales en el corazón mismo del motor
no es ninguna novedad. Rudolf Diesel, utilizó aceite de maní para
impulsar una de sus creaciones en la exposición de París de 1900.
“ Los combustibles del futuro serán derivados del
agro”
Henry Ford
Materias ricas en sacarosa: caña de azúcar, la
melaza y el sorgo dulce.
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6. Materias ricas en almidón: cereales (maíz, trigo, cebada,
etc.) y tubérculos (camote, papa, yuca, etc).
Materias ricas en celulosa: madera y residuos
agrícolas
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7. Oleaginosas.
Biodiesel
Es un combustible producido a partir de materias de base
renovables, como los aceites
vegetales, que se puede usar en los motores diesel.
Químicamente constituyen largas moléculas de ácidos grasos
que al estar
oxigenadas, le otorgan al motor una combustión mucho más
limpia.
Este producto puede ser producido a partir de distintas fuentes de aceite,
como, soja, colza, girasol, maní y grasas animales.
Este combustible puede utilizarse puro (B100, conocido como “gasoil
verde”), o en mezclas de diferentes concentraciones con el diesel de
petróleo. La mezcla más utilizada es al 20%.
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8. Producción:
Me OH
Na OH
Glicerina
Biodiesel
Es el único combustible alternativo en cumplir con los requisitos de la Agencia
de Protección Ambiental (EPA).
Es el único combustible alternativo que funciona en cualquier motor diesel
convencional, sin ser necesaria ninguna modificación.
Puede usarse puro o mezclarse en cualquier proporción con el diesel de
petróleo.
Reduce aproximadamente en 80% las emisiones de CO2, y casi 100% las de
SO2 . La combustión disminuye en 90% la cantidad de hidrocarburos totales no
quemados, y entre 75-90% en los hidrocarburos aromáticos.
Reduce en un alto porcentaje los riesgos de contraer cáncer.
Puede extender la vida útil de los motores porque posee mejores cualidades
lubricantes que el combustible tradicional.
Puede fabricarse a partir de cultivos tradicionales.
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9. Biogás
Biogás se considera a la mezcla de gases resultantes de la
descomposición de la materia orgánica realizada por acción
bacteriana en condiciones anaerobias.
En forma natural ocurre en el fondo de charcas, pantanos, minas
de carbón y da lugar al llamado gas del pantano, que es un gas
combustible.
El biogás se produce en un recipiente cerrado denominado
BIODIGESTOR. El biodigestor, posee un conducto de entrada a
través del cual se suministra la materia orgánica (estiércol animal,
aguas sucias de ciudades, residuos de mataderos) en forma
conjunta con agua, y un conducto de salida en el cual el material
ya digerido por acción bacteriana abandona el biodigestor.
Producción:
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10. Producción de energía (calor, luz, electricidad).
Transformación de desechos orgánicos en fertilizante de alta
calidad.
Mejoramiento de las condiciones higiénicas a través de la
reducción de patógenos (insectos, microorganismos)
Reducción en el uso de leña por descenso de la deforestación.
Ventajas ambientales a través de la protección del suelo, del
agua, del aire y la vegetación leñosa,
Beneficios micro económicos a través de la sustitución de energía
y fertilizantes, aumento en la producción agrícola ganadera.
Bioetanol
Se denomina así al alcohol etílico deshidratado (99.4% de pureza)
utilizado en motores a explosión, que sustituyen parcial y/o totalmente
a la gasolina. Estos alcoholes tienen un alto contenido de oxígeno y se
produce a través de un proceso de fermentación, convirtiendo los
carbohidratos de la biomasa en etanol. El etanol producido de
biomasa celulósica es actualmente uno de los temas de investigación
más importante.
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11. Fermentación alcohólica
Fenómeno de origen microbiológico donde hongos
unicelulares llamados levaduras, transforman el azúcar
presente en el mosto en alcohol etílico, gas carbónico, energía
y algunas otras sustancias (aldehídos, ácidos, alcoholes
superiores, ésteres) . El proceso es exotérmico y anaeróbico.
AZUCAR ETANOL + CO2 + ENERGIA +…
y/o Catalizador
Biológico
sustrato
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12. CULTIVO RDTO DEL ALC (l/ton) RDTO DEL CUL PRODUCTIVIDAD DE
(ton/ha) ALCOHOL (l/ha)
Caña 70 70 4900
Yuca 180 20 3600
Sorgo azucarado 86 35 3010
Trigo 340 1.5 510
Trigo (alto rdto) 350 3.0 1050
Maíz 370 6.0 2220
Cebada 250 2.5 625
Papas 11 25 2750
Arroz 430 2.5 1075
Uvas 130 25 3250
Comparación del rendimiento alcohólico en diversos cultivos.
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13. Es utilizado para incrementar el octanaje y mejorar la
calidad de las emisiones de la gasolina, al convertirla en un
combustible oxigenado.
Este producto le otorga un valor agregado a la materia
prima. Por otro lado, genera co-productos en el proceso,
CO2 para uso industrial, productos con alta concentración
de proteínas para alimentación ganadera.
Contribuye con el medio ambiente al disminuir la emisión de
gases producidos por combustibles fósiles no renovables.
En el caso de la caña, ya sea el azúcar o el bagazo pueden
utilizarse como fuente de energía. El bagazo es muy útil
como combustible, forraje, material para la construcción y
producción de celulosa.
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14. Degradación de Bagazo de Caña usando especies
de hongos Basidiomicetos.
Hong.
Basid
Bagazo de Caña Lignina + Celulosa
papel Bioetanol
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15. Sustrato Bagazo de Caña [1%]
3000
2750
2500
Actividad Enzimatica, U/m
2250
2000
1750
25-Ch
1500 45-Ch
# 99
1250
1000
750
500
250
0
2 5 7 9 12 14 16 19 21 23 26 28 30 33 35 37 40
Tiempo, dias
Gracias por su atención
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