introduccion a los biocombustibles

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  1. 1. Introduccin a los biocombustibles Biologa y Laboratorio de Biocombustibles M. en C. Gustavo Prez Ortiz
  2. 2. Qu son los biocombustibles? Un combustible es cualquier sustancia de la que los seres humanos pueden obtener energa. Un biocombustible se define como cualquier combustible cuya energa se obtiene a travs de procesos fijacin biolgica del carbono.
  3. 3. Fijacin de carbono La fijacin de carbono es un proceso por el cual se toma una forma inorgnica de carbono (en forma de CO2, por ejemplo) y se convierte en un compuesto orgnico. En otras palabras, todo proceso que convierte el bixido de carbono en molculas orgnicas. Si alguna de esas sustancias orgnicas puede ser usada para producir energa mecnica, bueno, entonces tiene un combustible.
  4. 4. Otra definicin de biocombustible Un hidrocarburo que es producido por o a partir de un organismo vivo y que puede ser utilizado como fuente de energa. En la prctica, cualquier combustible que es producido de materia viva en un corto periodo de tiempo es considerado un biocombustible. Esto contrasta con los combustibles fsiles cuya produccin toma millones de aos, y con otros combustibles que no se basan en hidrocarburos (fusin nuclear, por ejemplo).
  5. 5. Biocombustibles Los biocombustibles no solo se producen a travs de organismos, sino tambin pueden ser fabricados usando reacciones qumicas. El verdadero requisito para un biocombustible es que la materia inicial sea el bixido de carbono, el cual es fijado (convertido a otra molcula) por un organismo vivo, y que el combustible final sea producido rapidamente.
  6. 6. Combustible fsil
  7. 7. Porqu producir biocombustibles? Los combustibles fsiles se consideran no renovables, por lo tanto van a terminarse en un futuro. Se piensa que, si podemos producir hidrocarburos de otra clase, en gran cantidad y rpidamente, entonces podremos cumplir con nuestra demanda energtica.
  8. 8. Biomasa La biomasa es simplemente materia orgnica muerta. Mazorcas de maz, restos de algas marinas, bagazo de caa de azucar, residuos de animales y humanos, etc.
  9. 9. Renovable o no-renovable El combustible fsil se considera no-renovable porque le toma millones de aos para formase. En podemos esperar tanto. Los biocombustibles, por otro lado, provienen de biomasa, la cual puede producirse fcilmente o ser aprovechada de desechos. Esto quiere decir que la biomasa y los biocombustibles son renovables (se remplazan en un corto periodo de tiempo).
  10. 10. Energa renovable no es lo mismo que energa verde La energa renovable es aquella que simplemente no va a acabarse, como por ejemplo: los biocombustibles, hidroelctrica, elica, solar, etc. La energa verde es aquella que no daa o daa muy poco los ecosistemas, no contamina. No todas las energas renovables son energas verdes.
  11. 11. Biocombustibles VS combustibles fsiles Los factores que determinan el uso de uno u otro son el costo, la disponibilidad y la provisin de alimento. Bombear combustible del subsuelo es cada vez ms difcil y costoso, lo que incrementa su precio. La disponibilidad va disminuyendo con el tiempo y esto tambin incremente su precio. Sin embargo, nuevas tcnicas de extraccin reducen los costos. Se piensa que la produccin de biocombustibles esta limitada por la produccin de biomasa. Simplemente no hay suficiente rea para sembrar y obtener ms biomasa. El otro problema es que se utiliza una gran cantidad de terreno para sembrar plantas para el consumo humano y animal. El equilibro entre alimentos y biocombustibles mantiene alto el costo de los biocombustibles.
  12. 12. Biocombustibles VS combustibles fsiles Este problema se puede solucionar usando algas que crecen en el ocano como biomasa. La energa que se emplea para producir un combustible tiene que ser menor que la energa que se obtiene del combustible. Un estudio de la Universidad de Cornell encontr que para producir etanol se consume 30% ms energa de la que se obtiene del etanol.
  13. 13. Biocombustibles VS combustibles fsiles Otro problema es la cantidad de energa que se obtiene de uno y de otro. El etanol tiene, aproximadamente, la mitad de la energa por masa de gasolina, lo que quiere decir que se necesita el doble de etanol para obtener la misma energa que de la gasolina. El otro problema es que el motor tiene que ser modificado para funcionar con etanol. El biodiesel tiene menos energa que el diesel regular pero es ms corrosivo para el motor, por lo que este tiene que ser adaptado. El Metanol, tiene 1/3 de la energa del metano, pero es ms fcil de manejar y transportar. El butanol tiene menos energa que la gasolina pero no necesita que se modifique el motor para su funcionamiento.
  14. 14. Biocombustibles y calentamiento global Se sabe que los biocombustibles producen dixido de carbono, que es potencialmente un gas invernadero al que se le culpa del calentamiento global. Sin embargo, las plantas que se usan para producir biocombustibles consumen CO2. Entonces, las plantas que se siembran para producir biocombustibles consumen la misma cantidad de CO2 que se produce cuando se quema el biocombustible. Por lo tanto, el incremento en la cantidad de CO2 es cero. Sin embargo, el CO2 no es el nico gas invernadero que se produce al quemar biocombustibles.
  15. 15. Biodiversidad y biocombustibles Muchos procesos de fabricacin de biocombustibles son muy especializados en un solo tipo de planta. Si se selecciona un solo tipo de maz, por su productividad, poco consumo de agua, rpido crecimiento, fcil fermentacin, etc., puede ser la mejor opcin. Sin embargo, las plagas que consumen este tipo de maz pueden proliferar. Si se emplea un pesticida para matar a estos insectos, algunos podran volverse resistentes. Esta superplaga podra terminar, con el tiempo con la produccin de maz y destruir la produccin de biocombustibles. Se tienen que disear procesos de fabricacin de biocombustibles que puedan funcionar con diferentes tipos de materiales.
  16. 16. Historia de los biocombustibles Los biocombustibles no son algo nuevo. De hecho, Henry Ford dise originalmente el Modelo T para funcionar con etanol.
  17. 17. Primera generacin de biocombustibles La primera generacin se producen a partir de cultivos de uso alimenticio. Es importante sealar que la naturaleza qumica de los biocombustibles no cambia dependiendo de la generacin a la que pertenecen, sino de la materia prima que se emplea para su produccin. Los cultivos ms comunes usados para producir los biocombustibles de primera generacin son el maz, la caa de azcar y la soya.
  18. 18. Maz Principal fuente de etanol a nivel mundial. En el 2012, ms del 40% de etanol producido en Estados Unidos era a partir de maz. Ventajas: La infraestructura para sembrarlo ya existe. Es relativamente fcil convertir el maz en etanol. Se puede usar toda la planta para producir el etanol, no solo el grano.
  19. 19. Maz Desventajas: Alto requerimiento de pesticidas y fertilizante (caros). Es un alimento muy importante. El ndice de produccin es bajo: 350 galones de combustible por acre. El rendimiento energtico es de 1.2, el cual es apenas positivo. En general, el maz no podr ser usado activamente en la produccin de biocombustibles por su importancia en la cadena alimenticia para el ser humano.
  20. 20. Caa de azcar La mayor parte de la caa de azcar se produce en Brasil, el cual fue el principal productor de alcohol como combustible hasta ser desplazado por Estados Unidos. A diferencia del maz, de la caa de azcar se obtiene sacarosa, la cual es muy fcil de convertir en etanol. Mientras que para la produccin de alcohol a partir de maz se requiere de calentar la mezcla y luego fermentar, con azcar solo se requiere fermentar.
  21. 21. Caa de azcar Ventajas Infraestructura existente El rendimiento energtico es alto, de al rededor de 650 galones por acre. La emisin de dixido de carbono es 90% menor que usando gasolina Desventajas Aunque el rendimiento es alto, sigue siendo relativamente bajo. Pocas regiones en el mundo son aptas para su cultivo Es una fuente alimenticia.
  22. 22. Soya A diferencia del maz y la caa de azcar, la soya se puede sembrar en la mayor parte del mundo. El 32% de la produccin mundial de soya proviene de Estados Unidos. La soya se utiliza para producir biodiesel en lugar de bioetanol.
  23. 23. Soya Ventajas Crece en muchas regiones del mundo. Mantenimiento relativamente sencillo. Desventajas Su rendimiento es solo de 70 galones por acre, el peor rendimiento para cualquier cultivo. El aceite de palma produce 10 veces ms. Es una fuente de alimento importante. Problemas fuertes de plagas. Se emplea ms energa para cultivarlo que la que se obtiene de l.
  24. 24. Aceite vegetal El cual se puede obtener de una variedad de plantas se puede utilizar tambin de forma directa como combustible, no solo para frer alimentos o para producir biodiesel. Ventajas Fcil de convertir en biodiesel o puede usarse directamente en motores diesel con pequeas modificaciones. Est disponible mundialmente. Desventajas Importante papel alimenticio Puede daar el motor si no es refinado previamente Produce altas cantidades de CO2
  25. 25. Otros cultivos candidatos Trigo, remolacha, semilla de colza, cacahuate, y una gran cantidad de otros cultivos utilizados en la alimentacin humana y animal puede ser candidatos para producir biocombustibles. Sin embargo, todos ellos presentan las mismas desventajas as como poner en riesgo el abastecimiento alimenticio de la poblacin.
  26. 26. Biocombustibles de segunda generacin Tambin conocidos como biocombustibles avanzados. La diferencia con los de primera generacin es que los cultivos usados para su produccin no pueden ser usados para consumo humano. Tambin se requiere que crezcan en terrenos donde las plantas para alimen