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ANÁLISIS DE LA SITUACIÓN ACTUAL DE LOS BIOCOMBUSTIBLES EN MÉXICO: “ENFOQUE CEMIE-‐BIO”.
Centro Mexicano de Innovación en Bioenergía (CEMIE-‐Bio).
Elaborado por
Ana Paulina Castañeda Alvarez Ilse Patricia Hernández Martínez
Fernando Rodríguez Cano
Coordinación de
Elías Razo Flores David Ríos Jara
Con colaboración de
Omar Masera Cerutti Arturo Sánchez Carmona
Índice
Índice de Tablas 3
Índice de figuras 4
Introducción 5
Objetivos 7
Objetivo general 7
Objetivos específicos 7
Análisis FODA de los biocombustibles en México (Enfoque CEMIE-‐Bio) 8
Metodología 8
Resultados Análisis FODA 8
Estrategias sugeridas 11
Análisis de Mapa de Ruta de los Clústers de Biocombustibles pertenecientes al CEMIE-‐Bio. 13
Metodología 13
Resultados 21
Análisis y conclusiones 27
Conclusiones generales 28
Bibliografía 28
Índice de Tablas
Tabla 1. Cuadro comparativo de materias primas utilizadas para la generación de biocombustibles 21
Tabla 2. Cuadro comparativo de procesos utilizados para la producción de biocombustibles a) Pretratamientos 22
Tabla 3. Cuadro comparativo de procesos utilizados para la producción de biocombustibles b) Producción. 23
Tabla 4. Cuadro comparativo de procesos utilizados para la producción de biocombustibles c) Acondicionamiento.
23
Tabla 5. Cuadro comparativo de estudios y análisis enfocados a sustentabilidad 24
Tabla 6.Cuadro comparativo de actividades enfocadas a conocimiento y desarrollo del mercado de biocombustibles
25
Tabla 7.Cuadro comparativo de actividades enfocadas a comercialización de desarrollos tecnológicos generados por
los Clústers 26
Tabla 8. Relación de normatividad relativa a biocombustibles. 26
Índice de figuras
Figura 1 Mapa de ruta tecnológica de la producción de biogas a partir de efluentes y residuos. 14
Figura 2 Mapa de ruta tecnológica de la producción de biohidrógeno a partir de efluentes y residuos. 15
Figura 3. Mapa de ruta tecnológica de la producción de bioturbosina a partir de lípidos. 16
Figura 4. Mapa de ruta tecnológica de la producción de bioturbosina a partir de carbohidratos. 17
Figura 5. Mapa de ruta tecnológica de la producción de bioturbosina con microorganismos. 18
Figura 6. Mapa de ruta tecnológica de la producción de biocombustibles sólidos. 19
Figura 7. Mapa de ruta tecnológica de la producción de bioetanol lignocelulósico. 20
Introducción
La emisión de CO2, la disminución de las reservas de combustibles fósiles, y la volatilidad en el precio de los mismos, han sido elementos para considerar la incursión de los biocombustibles como parte de una estrategia de seguridad energética en diferentes países (Platas Rosado, Zetina Córdoba, Vilaboa Arroniz, & Martínez Hernández, 2016). Las disposiciones de diferentes protocolos internacionales en materia ecológica, en los cuales se propone el uso de biocombustibles para disminuir las afectaciones al ambiente, refuerzan las estrategias anteriormente mencionadas. Un ejemplo de esto es el protocolo de Kyoto, en el cual se propone la disminución del calentamiento global mediante el uso de toda esta gama de combustibles. (Platas Rosado, Zetina Córdoba, Vilaboa Arroniz, & Martínez Hernández, 2016).
La producción de biocombustibles en la última década, presentó un incremento que va de los 18,000 millones de litros producidos en el 2000, a 129,000 millones de litros producidos en 2011. El uso de biocombustibles para la generación de energía solo abarca el 5% del total producido por las energías renovables a nivel mundial (Castiblanco & Etter, 2013), generando una gran necesidad de desarrollar tecnologías que incrementen la producción y la eficiencia de los procesos. Esta investigación podría significar un amplio porcentaje de la generación de energía en el mediano y largo plazo.
Los principales biocombustibles producidos a nivel mundial son bioetanol, biodiesel, biometano y biohidrógeno (Acosta & Chaparro Giraldo, 2009). El bioetanol representa el 90% de la producción total de biocombustibles (Espinoza de Aquino, Goddard Juárez, Gutiérrez Arellano, & Bonfil Sande, 2009). Los principales países productores de este biocombustible son USA y Brasil (CEPAL, 2011); Los principales países productores de biodiesel son Alemania, Francia, USA e Italia.
México busca incursionar en el mercado de los bioenergéticos aprovechando sus condiciones climáticas, de orografía, y a la amplia variedad de recursos agrícolas explotables que son favorables para la producción de biocombustibles (SAGARPA, 2013). El aprovechamiento de este potencial permitirá al país diversificar sus fuentes de energía, atenuar los impactos ambientales provocados por la producción, distribución y uso de tecnologías tradicionales para la generación de energía, y ampliar la base industrial en un área con alto valor agregado (SAGARPA, 2009). Apoyado en lo anterior, en 2008, entró en vigor la Ley de Promoción y Desarrollo de los Bioenergéticos. Esta ley es la base para la producción y comercialización de bioenergéticos, impulsando la investigación, desarrollo e innovación tecnológica y la integración de los sectores público, privado y social (Zamarripa Colmenero, 2011).
En 2013, la Secretaría de Agricultura, Ganadería, Desarrollo Rural, Pesca y Alimentación (SAGARPA) identificó como cultivos potenciales para la producción de bioetanol la caña de azúcar, sorgo grano, remolacha azucarera y sorgo dulce. Para la producción de biodiesel fueron identificados como cultivos potenciales la jatropha, higuerilla y palma de aceite. Al respecto, se realizó el estudio (SENER – BID-‐ GTZ) sobre potenciales y viabilidad del uso de bioetanol y biodiesel con el fin de generar las bases que permitirán la introducción del bioetanol como componente del volumen de la gasolina (SAGARPA, Programa de Producción Sustentable de Insumos para Bioenergéticos y de Desarrollo Científico y Tecnológico, 2009). También, se impulsaron proyectos para el aprovechamiento de biogas a partir de relleno sanitario (SENER, 2011). Los principales biocombustibles desarrollados en México son biodiesel, bioetanol y biogas.
Por iniciativa de la SENER y el CONACYT surge el Centro Mexicano de Innovación en Bioenergía (CEMIE-‐Bio). El CEMIE-‐Bio está integrado por 5 Clústers dedicados a la investigación, desarrollo e innovación en distintos tipos de biocombustibles. Estas asociaciones agrupan centros de investigación, instituciones de educación
superior, instituciones de la iniciativa privada y entidades gubernamentales. Su finalidad es desarrollar proyectos en conjunto que permitan a México contar con una mayor diversidad de fuentes de energía para llevar a cabo una transición energética completa (SENER, 2015).
Los Clústers tienen como objetivos el impulsar la innovación, vincular a la industria con la academia, formar recursos humanos especializados, fortalecer la infraestructura de investigación científica y tecnológica, generar mediciones detalladas y el potencial de las energías limpias, fomentar el conocimiento y difundir la información sobre los recursos energéticos renovables; así como contribuir al mejoramiento del marco legal y normativo (SENER, 2015).
Objetivos
Objetivo general
Contextualizar la situación actual de la investigación, desarrollo e innovación de los biocombustibles en México
Objetivos específicos
Realizar un análisis FODA de la generación y uso de los biocombustibles en México desde la perspectiva del CEMIE-‐Bio.
Realizar un análisis de los Mapas de Ruta derivados de las actividades de los clústers pertenecientes al CEMIE-‐Bio.
Análisis FODA de los biocombustibles en México (Enfoque CEMIE-‐Bio)
Metodología
Para el desarrollo del Análisis de Fortalezas, Oportunidades, Debilidades y Amenazas, mejor conocido como FODA, se utilizó la metodología FRIICO. El análisis está basado en la información de biocombustibles en México, y la información correspondiente a los Clústers del CEMIE-‐Bio.
La metodología FRIICO consiste por un lado en identificar las oportunidades y amenazas en un entorno general (contextos económico, sociocultural, global, tecnológico y demográfico), en el entorno industrial (Amenaza de nuevos entrantes, poder de proveedores, poder de compradores, sustitutos y complementadores, y la intensidad de la rivalidad) y del entorno de la competencia (Objetivos futuros, Estrategia actual, supuestos/escenarios y capacidades). Por el otro lado, se analizan las fortalezas y debilidades en las actividades primarias (logística interna, operaciones, logística externa, marketing y venta, y servicios) y las actividades de apoyo (Infraestructura, adquisiciones, desarrollo tecnológico y administración de recursos humanos). Tras la identificación, se proponen y evalúan estrategias para las fortalezas, oportunidades, debilidades y amenazas encontradas. Estas estrategias son calificadas con la finalidad de dar un orden de importancia y proponer las 15 estrategias de mayor reelevancia. Los parámetros calificados son Flexibilidad, Riesgo, Ingreso, Innovación, Congruencia, oportunidad.
Resultados Análisis FODA
1. Fortalezas
Durante el análisis del ambiente interno y de la cadena de valor se identificaron las siguientes fortalezas:
1.1 Actividades Primarias • Dentro de las empresas pertenecientes a los Clústers integrantes del CEMIE-‐Bio existe una
comunicación constante, fomentada por reuniones de avances, que permiten el intercambio de ideas. Además, existe comunicación entre los mismos Clústers mediante reuniones de los representantes de estos
• Dentro de cada Clúster se cuenta con líneas de investigación complementarias. • La integración de los procesos desarrollados en los Clústers permite el uso de subproductos de los
procesos alternos. • Se están generando plantas de escalamiento (plantas piloto) para realizar pruebas de los procesos a
nivel semi-‐industrial • Se cuenta con estudios de distribución geográfica en los que se registró la información sobre
existencias, productividad, capacidad de producción, accesibilidad a la materia prima, entre otros, para llevar a cabo el proceso de producción de biocombustibles.
• Se tienen alianzas con asociaciones del sector productivo que facilitarán las actividades de investigación y desarrollo del CEMIE-‐Bio.
• Las empresas pertenecientes a los diferentes Clústers del CEMIE-‐Bío conocen las características del mercado al que se encuentran dirigidos los productos finales de los procesos de investigación y desarrollo.
• Las empresas pertenecientes a los diferentes Clústers cuentan con una amplia experiencia en sistemas y metodologías de comercialización
• Como parte de la investigación en biocombustibles se desarrollaron actividades de investigación económica aplicada para desarrollar modelos económicos.
• Las empresas pertenecientes a los diferentes Clústers cuentan con experiencia en cuestiones de servicio post-‐venta
1.2 Actividades Secundarias • Los Centros Públicos de Investigación y las Instituciones de Educación Superior involucradas en el
desarrollo de Biocombustibles cuentan con la Infraestructura necesaria para llevar a cabo la investigación correspondiente
• Los procesos de investigación, desarrollo y producción usan materias primas y recursos con bajo o nulo valor comercial.
• El CEMIE-‐Bio está orientado al diseño, desarrollo y mejora de materias primas, procesos, productos, sistemas y métodos, basados en el conocimiento y la investigación aplicada
• Los diferentes Clústers pertenecientes al CEMIE-‐Bio cuentan con un sistema de vigilancia tecnológica para direccionamiento de los desarrollos tecnológicos.
• En los proyectos de investigación y desarrollo de biocombustibles están involucrados investigadores con amplia experiencia en diversas disciplinas y en trabajo multidisciplinario.
• En los proyectos de investigación y desarrollo de biocombustibles están tecnólogos con amplia experiencia en desarrollo tecnológico, gestión tecnológica, innovación y protección de propiedad intelectual.
2 Oportunidades
Durante el análisis del ambiente externo se identificaron las siguientes oportunidades:
2.1 Entorno General • Debido a la situación actual con los combustibles fósiles se generó un gran aumento en las ventas
de biocombustibles a nivel mundial. • Existe una gran conciencia en el tema ecológico y de los efectos de los combustibles en los
ecosistemas y a la capa de ozono. • Derivado de la situación actual de los combustibles fósiles, y al aumento en las ventas de
biocombustibles en el ámbito global se generó una gran necesidad del uso y producción de biocombustibles.
• No existen tecnologías suficientes y de alta eficiencia para la producción de biocombustibles. • No se ha desarrollado una legislación que incluya la producción, rendimiento y calidad de los
biocombustibles para ingresar al mercado mexicano. Además, a nivel global, pocas normativas. • Debido al crecimiento demográfico a nivel mundial se ha generado una necesidad de incrementar
la producción de biocombustibles, y por lo tanto del desarrollo de técnicas innovadoras.
2.2 Entorno industrial • No hay barreras de entrada en México para empresas, Centros de Investigación o Clústers
dedicados a la investigación, desarrollo e innovación en biocombustibles. • Hay un bajo nivel de poder de los proveedores debido a la gran variedad que existe para la
adquisición de materias primas y reactivos necesarios para la investigación, desarrollo de los procesos de producción de biocombustibles.
• Las empresas no cuentan con las capacidades para cubrir la demanda de biocombustibles en México y a nivel global.
• Existen pocos sustitutos de los combustibles fósiles.
2.3 Entorno de la competencia • Hay pocas empresas instaladas en México dedicadas a la investigación, desarrollo, producción y a
proveer biocombustibles. • Se tiene como objetivo a nivel nacional y global incrementar el uso de biocombustibles, y de ser
posible sustituir el uso de combustibles fósiles • La estrategia actual es introducir el uso de biocombustibles en bajas cantidades mezclados con
biocombustibles fósiles • El escenario previsto es que las reservas de combustibles fósiles se agótarán
3 Debilidades
Durante el análisis del ambiente interno y de la cadena de valor se identificaron las siguientes debilidades:
3.1 Actividades Primarias • Los Clústers pertenecientes al CEMIE-‐Bio no han definido las condiciones específicas de operación
para la investigación, desarrollo e innovación de los procesos de producción de biocombustibles. • Los Centros Públicos de Investigación y las Instituciones de Educación Superior pertenecientes a los
Clústers del CEMIE-‐Bio no cuentan con la experiencia suficiente sobre la cadena de suministro de los productos.
• Los Centros Públicos de Investigación y las Instituciones de Educación Superior pertenecientes a los Clústers del CEMIE-‐Bio no cuentan con la experiencia suficiente en la comercialización de biocombustibles
• No se han definido los servicios a comercializar como parte del modelo de negocio de los productos desarrollados por los Clústers pertenecientes al CEMIE-‐Bio.
• No se ha realizado un análisis del impacto ambiental provocado por los biocombustibles desarrollados por los Clústers pertenecientes al CEMIE-‐Bio
• No se ha incluido en el plan de negocios de los procesos y productos desarrollados por los Clústers pertenecientes al CEMIE-‐Bio un servicio de posventa.
3.2 Actividades Secundarias • No se tienen identificados los sitios para la construcción de plantas industriales para la producción
de biocombustibles • No se tienen definidos las características indispensables para los sistemas de almacenamiento de
algunos biocombustibles • El tiempo de entrega de los insumos necesarios para la investigación, desarrollo y producción de
biocombustibles son elevados. Además, se cuenta con una baja disponibilidad de estos insumos. • Los Clústers pertenecientes al CEMIE-‐Bio no cuentan con los recursos humanos capacitados y con la
experiencia necesaria para la comercialización de biocombustibles. 4 Amenazas
Durante el análisis del ambiente externo se identificaron las siguientes amenazas:
4.1 Entorno General • El poder adquisitivo de la población mundial se ha reducido considerablemente • Socialmente se tiene la creencia de que los biocombustibles tienen como materia prima alimentos. • Existe una posible afectación a los campos de cultivo debido a la sobreexplotación de la tierra
necesaria para la obtención de biocombustibles • A nivel mundial, diferentes Centros de Investigación, y organizaciones de la iniciativa privada están
realizando investigaciones para el desarrollo de nuevas tecnologías relacionadas con la producción de biocombustibles.
• Las normativas aplicables en los diferentes países tienen alta especificidad en las características que deben de cumplir los diferentes biocombustibles.
• El Crecimiento demográfico ha reducido las zonas de cultivo para la producción de la materia prima requerida para cubrir las necesidades del mercado de los biocombustibles.
4.2 Entorno industrial • Se están generando nuevas empresas dedicadas a la investigación, desarrollo y producción de
biocombustibles. • Una gran cantidad de proveedores son asiduos a empresas y otras instituciones dedicadas a la
investigación, desarrollo y producción de biocombustibles. • Las empresas interesadas en la adquisición de biocombustibles y los procesos de producción de los
mismos tienen un alto control de calidad basado en las diferentes normas internacionales. • Los combustibles fósiles tienen un mayor rendimiento y menor costo. • Las empresas productoras de biocombustibles fósiles están llevando a cabo procesos de
investigación y desarrollo con la finalidad de acceder al mercado de los biocombustibles
4.3 Entorno de la competencia • Grandes empresas petroleras tienen como objetivo futuro realizar nuevos descubrimientos de
yacimientos de petróleo, resultado de sus investigaciones en la ubicación de los mismos • Actualmente se están llevando a cabo procesos de investigación y desarrollo de nuevos
combustibles sintéticos para suplir a los de origen fósil. • Las empresas que actualmente ya se encuentran en el mercado de los biocombustibles
incrementarán sus capacidades de producción.
Estrategias sugeridas
Con base en el análisis FODA, y con el fin de convertir las oportunidades, debilidades y amenazas en fortalezas, así como generar ventajas competitivas a partir de las fortalezas, se generaron estrategias sugeridas para las instituciones públicas, instituciones privadas, Clústers y el CEMIE-‐Bio. Cabe mencionar que parte de las estrategias generadas surgen de las propias propuestas de los Clústers. Las estrategias fueron calificadas para sugerir las más pertinentes.
Las estrategias sugeridas con un mayor nivel de pertinencia se enumeran a continuación:
1. Generar productos y procesos candidatos a su protección mediante títulos de Propiedad Intelectual, generando una barrera de entrada a nuevos competidores.
2. Licenciar la propiedad intelectual y los paquetes tecnológicos desarrollados por los Clústers pertenecientes al CEMIE-‐Bio.
3. Realizar una campaña de uso de combustibles altamente sustentables (Biocombustibles) donde se incluyan los desarrollados en el CEMIE-‐Bio.
4. Formar y actualizar recursos humanos especializados en la investigación e innovación de procesos y productos, principalmente biocombustibles.
5. Generar procesos que tengan alta productividad y rendimiento para cubrir las necesidades del mercado, ya sea mediante la producción o el licenciamiento de los procesos.
6. Generar un plan de restauración de suelos paralelo al proceso de producción de la materia prima. 7. Reducir la dependencia de los combustibles fósiles, incrementando la producción de
biocombustibles en México. 8. Desarrollar un plan de comercialización que incluya la distribución a nivel nacional y la
comercialización de la Propiedad Intelectual con empresas globales. 9. Desarrollar y validar modelos de costos de aprovechamiento y transporte, que permiten evaluar la
viabilidad de suministro de biocombustibles. 10. Realizar una promoción intensiva que muestre las ventajas competitivas y comparativas de los
productos sobre los demás del mercado. 11. Definición de modelos de gestión de tecnología e innovación para cada Clúster, así como para el
CEMIE-‐Bio. 12. Desarrollar y proteger procesos que incrementen la capacidad de producción y el valor agregado de
biocombustibles. 13. Desarrollar procesos que incrementen la velocidad de producción y mejoren la productividad por
tonelada de materia prima. 14. Generar un servicio de investigación y desarrollo para optimizar los procesos de producción de las
empresas que ya se encuentran en el mercado. 15. Mejorar las características de los procesos productivos, así como de los productos mediante
procesos continuos de investigación y desarrollo.
Análisis de Mapa de Ruta de los Clústers de Biocombustibles
pertenecientes al CEMIE-‐Bio.
Metodología
Con el objeto de realizar un análisis de las similitudes y diferencias entre las actividades planteadas por cada uno de los Clústers pertenecientes al CEMIE-‐Bio, se llevaron a cabo comparaciones de los mapas de ruta tecnológica desarrollados hasta el momento. Se generaron cuadros comparativos de los siguientes temas:
• Materias primas utilizadas para la generación de biocombustibles • Procesos utilizados para producción de biocombustibles • Sustentabilidad de los procesos de producción de biocombustibles • Conocimiento y desarrollo del mercado de los biocombustibles • Comercialización de desarrollos tecnológicos generados por los Clústers
En el caso de los procesos comparados, se realizó una sub-‐clasificación entre los procesos de pretratamiento, los procesos de producción como tal y los de acondicionamiento.
Se realizó un análisis adicional relacionado con las normas nacionales e internacionales aplicables a los biocombustibles, o en su defecto a los combustibles fósiles que se pretende sean sustituidos eventualmente por los biocombustibles. Se presenta una relación de la normatividad identificada.
Cabe mencionar que los Clústers conjuntamente con SENER están llevando a cabo una revisión y actualización de los mapas de ruta para cada uno de los tipos de biocombustibles fomentados por el CEMIE-‐Bio.
A continuación, se presentan los mapas de rutas tecnológicas desarrollados hasta el momento:
Figura 1 Mapa de ruta tecnológica de la producción de biogás a partir de efluentes y residuos (Razo-‐Flores & Col., 2014)
Figura 2 Mapa de ruta tecnológica de la producción de biohidrógeno a partir de efluentes y residuos (Razo-‐Flores & Col., 2014)
Figura 3. Mapa de ruta tecnológica de la producción de bioturbosina a partir de lípidos (Cervantes Carrillo & Col., 2014)
Figura 4. Mapa de ruta tecnológica de la producción de bioturbosina a partir de carbohidratos (Cervantes Carrillo & Col., 2014).
Figura 5. Mapa de ruta tecnológica de la producción de bioturbosina con microorganismos (Cervantes Carrillo & Col., 2014).
Figura 6. Mapa de ruta tecnológica de la producción de biocombustibles sólidos (Masera Cerutti & Col., 2014).
Figura 7. Mapa de ruta tecnológica de la producción de bioetanol lignocelulósico (Sánchez
Carmona & Col., 2014).
Resultados
A continuación, se presentan los cuadros comparativos generados a partir de los mapas de ruta tecnológica presentados.
Tabla 1. Cuadro comparativo de materias primas utilizadas para la generación de
biocombustibles
MATERIA PRIMA
Bioturbosina Cultivos oleaginosos: Salicornia, Jatropha, Higuerilla Aceites usados Biomasa lignocelulósica: Bagazos diversos
Biogás y biohidrógeno
Fracción Orgánica de Residuos Sólidos Urbanos (FORSU) Biomasa lignocelulósica: Bagazo de agave Biomasa microalgal Lodos de purga de plantas de tratamiento de aguas residuales Vinazas
Biocombustibles sólidos
Biomasa forestal Residuos de industrias forestales Residuos agricolas Residuos agroindustriales
Cultivos energéticos
Bioetanol y biobutanol Biomasa lignocelulósica: Bagazo de agave, bagazo de caña, rastrojo de maíz, paja de trigo
Tabla 2. Cuadro comparativo de procesos utilizados para la producción de biocombustibles:
Pretratamientos
PRE-‐TRATAMIENTO
Biogás y biohidrógeno
Explosión con vapor Pretratamiento hidrotérmico Pretratamiento de oxidación húmeda en presencia de aire
Pretratamiento ácido Pretratamiento alcalino Pretratamiento con líquidos iónicos Pretratamiento por oxidación avanzada (usando ozono) Pretratamiento enzimático Pretratamiento con consorcios microbianos Purificación de hidrolizados mediante enzimas, evaporación al vacío; carbón activado, resinas de adsorción o resinas neutras macroporosas
Bioturbosina
Extracción de aceites Hidrolisis -‐ Sacarificación – Fermentación Térmico catalítico o pirólisis Fermentación
Biocombustibles Sólidos
Astillado Peletizado Briquetado Pirólisis
Bioetanol y biobutanol Pretratamientos Hidrotérmicos
Sacarificación Enzimática Fermentación
Tabla 3. Cuadro comparativo de procesos utilizados para la producción de biocombustibles:
Producción.
PRODUCCIÓN
Biogás y biohidrógeno
Metano: Digestión anaerobia mesofílica y termofílica Biohidrógeno: Fermentación obscura mesofílica y termofílica Biohidrógeno: Celdas de electrólisis microbianas
Bioturbosina
Hidroprocesamiento de esteres y lípidos (HEFA) Alcohol to Jet (ATJ) para carbohidratos Refinación
Bioetanol y biobutanol Destilación extractiva
Tabla 4. Cuadro comparativo de procesos utilizados para la producción de biocombustibles:
Acondicionamiento.
ACONDICIONAMIENTO
Biogás
Depuración
Depuración con sistemas microalgales o sistemas microalgales-‐bacterianos para captura de CO2
Depuración con sistemas fisicoquímicos de adsorción de CO2 en materiales microporosos
Acondicionamiento y almacenamiento de corrientes gaseosas
Sistemas de transferencia de masa interfacial gas/líquido (lavado) Enfriamiento de corrientes gaseosas (intercambiadores de calor)
Comprensión de biogás
Bioturbosina Mezclado (con turbosina fósil)
Bioetanol y biobutanol Mezclado (con gasolina fósil)
Tabla 5. Cuadro comparativo de estudios y análisis enfocados a sustentabilidad
SUSTENTABILIDAD
Bioturbosina
§ Análisis de ciclo de vida (Con base en la serie de Normas ISO 14000 y ASTM D7566)
: Gestión ambiental)
Biogás y biohidrógeno
Análisis de ciclo de vida (Con base en la Norma ISO 14040/44 y la Guia Global para bases de datos de análisis de ciclo de vida, Tokyo 2011)
Cálculo de huella de carbono
Construcción de modelo económico-‐ambiental
Biocombustibles sólidos
Análisis de ciclo de vida (Con base en la serie de Normas ISO 14000: Gestión ambiental)
Evaluación de sustentabilidad ambiental económica y social
Bioetanol y biobutanol Análisis de sustentabilidad desarrollado en el proyecto SENER 150001
Tabla 6.Cuadro comparativo de actividades enfocadas a conocimiento y desarrollo del mercado
de biocombustibles
MERCADO
Bioturbosina
Desarrollo de modelo económico
Modelo sectorial computable de equilibrio espacial parcial, de precios endógenos
Proyeccciones de condiciones de mercado a corto, mediano y largo plazo
Desarrollo de modelos de vigilancia tecnológica
Benchmarking
Desarrollo de modelo financiero
Biogás y biohidrógeno
Desarrollo de estudios de mercado para identificación de necesidades y potencial de producción
Desarrollo de bases de datos de oferta y demanda
Desarrollo de plan de negocios
Desarrollo de base de datos de patentes global y estudio de vigilancia tecnológica (landscape)
Desarrollo de la economía del biohidrógeno: generación de alianzas estratégicas para producción y consumo de biohidrógeno
Biocombustibles sólidos
Construcción de modelos de costos de aprovechamiento y transporte de biomasa
Cuantificar y calificar las demandas actuales y potenciales de tecnologías e insumos para la generación de calor y electricidad con biocombustibles sólidos en media y alta potencia
Contribuir a la definición de especificaciones y estándares de calidad de BCS
Generación de modelos de valorización y fijación de precios
Bioetanol y biobutanol
Desarrollo de modelo de negocios
Determinación de la capacidad instalada en el sector agrícola
Desarrollo de un modelo de gestión tecnológica
Tabla 7.Cuadro comparativo de actividades enfocadas a comercialización de desarrollos
tecnológicos generados por los Clústers
COMERCIALIZACIÓN DE DESARROLLOS TECNOLÓGICOS
Biogás y biohidrógeno
Oferta de servicios y vinculación (productos, metodologías, etc.)
Análisis de protección de propiedad intelectual
Bioturbosina Desarrollo de paquetes tecnológicos
Biocombustibles sólidos Conformación de un Laboratorio de Certificación de dispositivos para Generación de Baja Potencia
Bioetanol y biobutanol Generación de paquetes tecnológicos comercializables
Tabla 8. Relación de normatividad relativa a biocombustibles.
Normas aplicable a biocombustibles Normas aplicables a combustibles por sustituir
Bioturbosina ASTM D7566 "Standar specification for aviation turbine fuel containing synthesized hidrocarbons"
Turbosina: NOM-‐EM-‐005-‐CRE-‐2015: Especificaciones de calidad de los petrolíferos
Biohidrógeno
ISO/TS 15869:2009 "Gaseous hydrogen and hydrogen blends -‐-‐ Land vehicle fuel tanks" ISO/TR 15916:2015 "Basic consideration for the safety of hidrogen systems" ISO 17268:2012 "Gaseous hydrogen land vehicle refuelling connetion devices" ISO/TS 19880-‐1:2016 Gaseous hydrogen -‐-‐ Fuelling stations -‐-‐ Part 1: General requirements
Biobutanol
Gasolina: NOM-‐EM-‐005-‐CRE-‐2015: Especificaciones de calidad de los petrolíferos
Biodiesel
ASTM D6751 (EUA): "Standard specification for biodiesel fuel blend stock (B100) for Midle Distillate Fuels" ORORM C1190 (Austria)
Diesel: NOM-‐EM-‐005-‐CRE-‐2015: Especificaciones de calidad de los petrolíferos
DIN V51606 (Alemania)
Análisis y conclusiones
Como puede observarse, existen materias primas y procesos compartidos para la producción de los distintos biocombustibles. Es aquí donde radica la importancia de una interacción estrecha entre los diferentes Clústers, con la finalidad de compartir información sobre el rendimiento de las diferentes materias primas, así como de las mejores prácticas con respecto a los procesos de pretratamiento y producción.
Particularmente hablando de la materia prima, la biomasa lignocelulósica es insumo para la producción de tres tipos de biocombustibles. De este hecho radica la importancia de llevar a cabo estudios sobre la distribución geográfica donde se registre la información sobre existencias, productividad y accesibilidad de este tipo de biomasa.
Acerca de los procesos de producción, cabe resaltar que los biocombustibles gaseosos y el bioetanol comparten el uso de pretratamientos hidrotérmicos. Por otro lado, tanto en la producción de bioturbosina como en la producción de biocombustibles gaseosos se utilizan procesos de fermentación en distintas etapas. En la etapa de acondicionamiento, tanto la bioturbosina como los bioalcoholes necesitan ser mezclados con combustibles fósiles para poder ser utilizados en vehículos de transporte. Si bien los mencionados procesos no son del todo similares, es posible encontrar semejanzas y oportunidades de trabajo conjunto.
Con respecto a los temas de sustentabilidad, la mayoría de Clústers enfocarán esfuerzos en realizar análisis de ciclo de vida de los biocombustibles, con lo cual se determinará el grado de impacto ambiental de dichos combustibles y será posible compararlos con los combustibles fósiles. Para realizar el análisis de ciclo de vida se pretende utilizar estándares internacionales. Se sugiere que los Clústers realicen levantamientos de información simultáneos y que en la medida de lo posible homogenicen metodologías.
La necesidad de desarrollar modelos económicos, particularmente para la definición de precios, es evidente y ha sido adoptada por todos los Clústers. Paralelamente, dentro de los esfuerzos por conocer el mercado, destacan los orientados a conocer las tendencias tecnológicas.
Simultáneamente al desarrollo de mercados, los Clústers están atendiendo la necesidad de generación de recursos económicos para consolidarse y continuar el desarrollo de sus estructuras organizacionales. La generación de recursos se centra en la oferta de servicios y la venta de paquetes tecnológicos.
Con respecto a la normatividad, los panoramas son muy diferentes para cada biocombustible. Mientras que para algunos hay normatividades específicas (bioturbosina y biodiesel), para otros sólo existen normas para combustibles provenientes de fuentes distintas (biohidrógeno y biobutanol). En el caso de los biocombustibles sólidos, aún no se han identificado normatividades
relacionadas, por lo que el Clúster se dará a la tarea de diseñar normas de calidad y estándares de aplicación voluntaria.
Conclusiones generales
Los clústers y empresas dedicadas a la investigación, desarrollo e innovación deben enfocarse principalmente a las oportunidades que actualmente presenta el mercado nacional e internacional.
Aunque actualmente se está trabajando en el desarrollo de los procesos de producción para su posterior escalamiento, el aún no tener desarrolladas tecnologías propias para la producción de biocombustibles representa una gran debilidad de las empresas en México, así como de los Clústers pertenecientes al CEMIE-‐Bio.
Para convertir sus fortalezas en ventajas competitivas y comparativas, los Clústers deben realizar y mejorar sus modelos de gestión de tecnología, así como generar un modelo para el CEMIE-‐Bio.
Las rutas tecnológicas para la producción y aprovechamiento de biocombustibles en México difieren considerablemente; sin embargo, la existencia de elementos comunes supone una oportunidad para conjuntar esfuerzos y lograr un desarrollo más acelerado.
Bibliografía
Acosta, O., & Chaparro Giraldo, A. (abril de 2009). Biocombustibles, Seguridad Alimentaria y Cultivos Transgénicos. Revista de Salud Pública, 11(2), 290-‐300.
Castiblanco, C., & Etter, A. (2013). Biofuels as a New Energy Paradigm: the Key Points of Debate after a Decade. Cuadernos de Desarrollo Rural, 10, 69-‐92.
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