Instituto Tecnológico de Mérida

Ingeniería Eléctrica

Tema: Biocombustibles

Maestra: Teresa Ramírez Hernández

Materia: Uso Eficiente de la Energía

Unidad: 4

Integrantes: MatriculaJavier Gerardo Ramos Canul E11080506José Puc Totosao E11080669

Biografía:

Buscada en la web:

http://www.bioenergeticos.gob.mx/index.php/introduccion/tipos-de-biocombustibles.html

http://www.sener.gob.mx/res/PE_y_DT/pub/Biocombustibles_en_Mexixo_Estudio_Completo.pdf

http://www.scielo.org.mx/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0187-57952008000200004

http://depa.fquim.unam.mx/amyd/archivero/IQ_biocombustibles_4a_generacion_25608.pdf

http://www.rembio.org.mx/2011/Documentos/Cuadernos/CT4.pdf

http://www.conae.gob.mx/work/sites/CONAE/resources/LocalContent/466/2/biodiesel.pdf

http://www.bioenergeticos.gob.mx/descargas/Programa-Produccion-Sustentable-Bioenergeticos-PROINBIOS.pdf

Introducción

El crecimiento de la población a nivel mundial y en consecuencia, su mayor demanda de energía y el cambio en las condiciones ambientales, así como la reducción y dificultad cada vez mayor de acceso a yacimientos de combustibles fósiles, han planteado a la sociedad la necesidad de buscar fuentes alternas de energía para cubrir sus necesidades. En años recientes, diversos países han orientado esfuerzos y políticas públicas en este sentido, explorando alternativas para la generación de energía para autoconsumo o exportación.

En el ámbito mundial, el 89 por ciento del consumo total de energía se produce a partir de fuentes no renovables y sólo el 11 por ciento proviene de fuentes renovables como la energía eólica, geotérmica, hidráulica, mareomotriz, solar y la bioenergía.

Los Biocombustibles

A nivel internacional la bioenergía representa el 10% de consumo total de energía y 77% de las energías renovables. La bioenergía en nuestro país abastece el 5% (2008) del consumo de energía primaria.

En México existe una importante área de biogestores, captura de metano y generación de electricidad den rellenos sanitarios así como estufas de leña para la cocción den zonas rurales, además que cuenta con iniciativa incipientes en biocombustibles de primera y segunda generación.

Bioenergía: es la energía obtenida de la biomasa. La biomasa es la materia constituida de los seres vivos, sus excrementos y sus restos no vivos, los biocombustibles son obtenidos a partir de la biomasa y pueden ser transformado o procesado.

Los biocombustibles solidos (leña, carbón vegetal, residuos agrícolas, residuos forestales, pellets, briquetas) que pueden quemarse directamente o previas gasificación o pirolisis para producir calor y electricidad.

Biocombustibles líquidos (bioetenol y biodiesel) obtenidos de cultivos energéticos como caña de azúcar y oleaginosa o aceite vegetal usado.

Biocombustibles gaseosos (biogás, biometano)obtenido de los residuos municipales y estiércol

Los biocombustibles o bioenergéticos también pueden ser clasificados de acuerdo a su tecnología empleada.

Bioenergéticos Solidos Líquidos GaseosoPrimera Generación

Leña, Carbón vegetal, Bagazo, Pellets

Bioetanol, Biodiesel, Licor negro

Biogás, Gas de síntesis

Segunda Generación

Biochar,Torrefactos, Torpellets

Etanol celulósico, syndiesel, aceite de pirolisis

Tercera Generación

Diésel de algas, Etanol de algas

Biohidrògeno

Característica de la bioenergía.

La bioenergía tiene varia ventajas…

Es almacenable: La energía de la biomasa esta almacenada en la materia orgánica.

Permite satisfacer a la mayor parte de los usos finales: es la única energía renovable que puede sustituir a los combustibles fósiles en todas las aplicaciones y finalidades que permite producir calor, fuerza motriz, eléctrica y biocarburantes líquidos.

Es ubicua: La biomasa se puede encontrar o cultivar en casi todas partes, y está disponible en forma concentrada como subproducto de procesos agroindustriales, residuos de actividades humanas y como estiércol de animales.

Es escalable: Hay sistema de aprovechamiento de biomasa y producción de bioenergía desde muy bajas (1kw) hasta grandes potencias (300,000 kW) esto permite una versatilidad para el desarrollo de suministro energético a escalas locales y mayores.

Es comercialmente madura: muchas de las tecnologías para el uso enérgico de biomasa con rentables y están ampliamente desarrolladas a nivel comercial.

En la clasificación de biotecnología.

Primera generación

Algunos de los insumos son de procedencia agrícola y están conformados por las partes alimenticias de las plantas, las cuales tienen un alto contenido de almidón, azúcares y aceites. Ejemplos de estas materias son el jugo de la caña de azúcar, granos de maíz, jugo de la remolacha o betabel, aceite de semilla de girasol, aceite de soya, aceite de palma, aceite de ricino, aceite de semilla de algodón, aceite de coco, aceite de maní o cacahuate, entre otros. También se emplean como insumos a las grasas animales, grasas y aceites de desecho provenientes de la cocción y elaboración de alimentos, y desperdicios sólidos orgánicos.

Los biocombustibles son producidos empleando tecnología convencional como la fermentación (para azúcares y carbohidratos), transesterificación (para los aceites y grasas), y la digestión anaerobia (para los desperdicios orgánicos). De estos procesos se obtiene etanol, metanol y n-butanol (a partir de azúcares), biodiesel (a partir de los aceites), y biogás (mezcla de metano y anhídrido carbónico, también conocidos como gas natural y dióxido de carbono respectivamente, obtenida a partir de los desperdicios orgánicos).

Las ventajas de estos biocombustibles son su facilidad de procesamiento, sus bajas emisiones de gases de efecto invernadero (excepto en el caso del maíz, donde el balance de estas emisiones es casi nulo) y un balance positivo en dichas emisiones, pero tiene como desventaja el desvío de recursos alimenticios hacia la producción de energéticos.

Segunda generación

Los insumos son residuos agrícolas y forestales compuestos principalmente por celulosa. Ejemplos de ellos son el bagazo de la caña de azúcar, el rastrojo de maíz (tallo, hojas y olote), paja de trigo, aserrín, hojas y ramas secas de árboles, etcétera.

Los procesos de producción tienen un nivel de complejidad más alto que los de primera generación, y como ejemplos destacan la sacarificación-fermentación y el proceso Fischer-Tropsch. Este último proceso también recibe los nombres de proceso GTL y proceso BTL, cuyas siglas en inglés provienen de “Gas-To-Liquids” y “Biomass-To-Liquids” respectivamente, los cuales consisten en la gasificación del carbón y de la materia lignocelulosa de la biomasa, para después sintetizar algún combustible líquido como el etanol.

Mediante los procesos de segunda generación se fabrica etanol, metanol, gas de síntesis (mezcla de anhídrido carbonoso, mejor conocido como monóxido de carbono, e hidrógeno), biodiesel, 2.5-dimetilfurano (DMF), entre otros.

La ventaja principal en la producción de estos biocombustibles es la inexistencia de desviaciones de alimentos provenientes de la agricultura hacia el sector energético, pero su desventaja es la poca ganancia en disminución de las emisiones de gases de efecto invernadero durante el procesamiento de los insumos, respecto a los biocombustibles de primera generación.

Tercera generación

Los insumos son vegetales no alimenticios de crecimiento rápido y con una alta densidad energética almacenada en sus componentes químicos, por lo que se les denomina “cultivos energéticos”. Entre estos vegetales están los pastos perennes, árboles y plantas de crecimiento rápido, y las algas verdes y verdeazules.

Los procesos de obtención de biocombustibles se encuentran en fase de desarrollo, sin embargo, se ha logrado producir biodiesel y etanol a nivel planta piloto.

Las ventajas de estos biocombustibles son el secuestro de anhídrido carbónico (CO2) para la producción de los insumos y un balance positivo en la emisión de gases de efecto invernadero, pero su desventaja es la utilización de tierras de cultivo de alimentos para sembrar los insumos, con excepción de las algas verdes.

Cuarta generación

Los biocombustibles son producidos a partir de bacterias genéticamente modificadas, las cuales emplean anhídrido carbónico (CO2) o alguna otra fuente de carbono para la obtención de los biocombustibles.

A diferencia de las generaciones anteriores, en las que también se pueden emplear bacterias y organismos genéticamente modificados como insumo o para realizar alguna parte de los procesos, en la cuarta generación, la bacteria es la que efectúa la totalidad del proceso de producción de los biocombustibles.

Actualmente esta generación de biocombustibles se encuentra en fase teórica, sólo se conoce la posible ruta de síntesis del etanol a partir de anhídrido carbónico, sin embargo, depende totalmente de la información genética de una bacteria artificial y puede tener limitaciones termodinámicas importantes.

El papel de los hidrocarburos en la economía mexicana

El sector energético tiene un papel decisivo en México, ya que en él se sustenta en gran medida su desarrollo económico y social, y abarca desde la generación de electricidad e hidrocarburos como insumos para la economía y la prestación de servicios públicos, dando empleo a más de 300,000 trabajadores.

México ocupó en 2004 la sexta posición mundial en cuanto a la producción de petróleo crudo, por detrás de Arabia Saudita, Rusia, Estados Unidos, Irán y China, y la onceava como productor de gas natural (PEMEX, 2005). En la tabla 1 Se listan los quince mayores productores de petróleo y gas del mundo.

Tabla 1. Producción de petróleo crudo, principales países, 2004

Producción de gas natural, principales países, 2004

Petróleos Mexicanos (PEMEX), cuenta con un monopolio constitucional para la explotación de los recursos energéticos del país (principalmente petróleo y gas) y ostentó en 2003 el tercer puesto de entre las principales empresas del mundo productoras de petróleo crudo y el noveno en gas natural. Las reservas probadas de petróleo crudo, incluyendo condensados, se situaron en 13,401 millones de barriles (lugar catorceavo del ranking mundial, ver tabla 4.2.) y las de gas natural en 15 billones de pies cúbicos (PEMEX, 2005) en enero de 2005.

PAÍSES LÍDERES EN LA PRODUCCIÓN DE BIOCOMBUSTIBLES: ESTADOS UNIDOS Y BRASIL

Los programas más grandes de biocombustibles en el ámbito mundial son el Programa de Brasil para producir etanol desde la caña de azúcar y el Programa de Estados Unidos para producir etanol desde el maíz. Para 2004, estos dos programas producían un total de 22 billones de litros de etanol por año.

Estados Unidos tiene un fuerte programa de producción de bioetanol, desde el 2005 y a partir de la Environmental Protection Agency (EPA), la cual viene fortaleciendo la producción de bioetanol y biodiesel para su uso en el sector de transporte, en este año ya ocupaba el primer lugar en etanol con 35% de la producción mundial.

En 2006 Estados Unidos producía 18.3 billones de litros de bioetanol. Brasil y Estados Unidos juntos producían 35.8 billones de litros de bioetanol.

Dentro del mercado estadounidense de gasolina, la cantidad de etanol consumido es todavía relativamente pequeña, aunque dentro del mercado de maíz su participación es significativa. En 2006, el etanol representó (en volumen) cerca de 3.5% de la oferta de combustible para los automóviles de gasolina, no obstante, cerca del 14% de la oferta de maíz de ese país se destinó para la producción de biocombustible en el ciclo agrícola 2005/2006

Biocombustibles para México

Según la Secretaría de Energía (SENER), el consumo de energía primaria en México llegó a 8,478 PJ en 2008 (SENER, 2009). La fuente principal de energía fue el petróleo, seguido del gas natural (figura). Las energías renovables en México tienen una participación del 10%, en donde la hidroelectricidad representa el 4.5% y la biomasa (leña y bagazo de caña) alcanza el 5%, mientras que la energía eólica y la geotérmica participaron con el resto.

En la actualidad, la mayoría de las tecnologías utilizadas para el aprovechamiento energético de la biomasa en el país son ineficientes, lo que implica un desperdicio de recursos y de energía, además de generar impactos negativos en el ambiente

Potenciales

En México existe un gran potencial de recursos biomásicos para producir biocombustibles líquidos, biocombustibles sólidos y biogás (Figura). En un estudio detallado sobre la disminución de emisiones de carbono en México financiado por el Banco Mundial, donde participaron miembros de la REMBIO, se evaluó el potencial energético de las principales fuentes de bioenergía disponibles en el país (Johnson et al., 2009). Se estimó que el potencial técnico de la bioenergía equivale a 3,569 PJ/a, o el 42% del consumo de energía primaria en 2008.

Potencial Productivo Nacional de Especies de Interés Bioenergético

Los potenciales productivos son estimados por el INIFAP* e incluyen las tierras agrícolas de temporal en la que es susceptible la siembra de insumos para bioenergéticos; sin embargo este potencial no significa que estén disponibles para bioenergéticos.

• La caña de azúcar actualmente se cosecha en aproximadamente 700 mil hectáreas, sin embargo su potencial productivo (alto y medio) es de más de 4 millones de hectáreas.

• La remolacha azucarera es un cultivo cuya superficie registrada en México es muy incipiente, sin embargo su potencial productivo es de más de 2 millones de hectáreas de temporal, lo que lo hace un cultivo viable para la producción de bioenergéticos.

• No se tienen registros de superficies sembradas de sorgo dulce de manera comercial, sin embargo el potencial productivo de este cultivo es de poco más de 2 millones de hectáreas.

• A pesar de que la jatropha es un cultivo nativo de México, las superficies comerciales registradas son recientes (del 2007 a la fecha, CONAFOR a destinado apoyos para la siembra de 28 mil hectáreas), la mayoría de ellas en Chiapas. También existen proyectos importantes que se comienzan a desarrollar en la Península de Yucatán. La jatropha es un cultivo cuyo potencial productivo, se ubica en zonas tropicales y subtropicales del país, con mas de 2 millones de hectáreas..

• La Palma de Aceite registra una superficie plantada de 27,500 hectáreas sembradas, de ésta el 75% se encuentra en Chiapas. Su mayor potencial productivo son los climas cálidos y subcálidos húmedos, en una superficie de más de 250 mil hectáreas.

TIPOS DE BIOCOMBUSTIBLES

BIOETANOL

Se obtiene a partir de la fermentación de dos tipos de biomasa:

La que es rica en azúcares, como la caña de azúcar, la remolacha o el sorgo dulce. La que es rica en almidones, como el maíz, la yuca, etc.

El bioetanol es en sí mismo un biocombustible, pero no se emplea de manera

pura en vehículos porque es agresivo para sus partes plásticas (a menos de

que el vehículo en cuestión haya sido diseñado para funcionar con bioetanol).

La práctica común es mezclarlo con gasolina en porcentajes que varían del

5% al 20%, sin embargo en países como Brasil, es común utilizarlo de manera

pura (E100) como combustible

Cuando se mezcla en bajas proporciones con gasolina funge como

oxigenante y, con ello, elevarla potencia de su combustión (es decir, su

octanaje), sustituyendo a un componente tradicional de la gasolina

denominado éter metil tert-butílico o MTBE, el cual es altamente

contaminante, por lo que las gasolinas mezcladas con etanol son menos

agresivas con el medio ambiente.

PEMEX lleva a cabo un ambicioso plan para adicionar 6% de bioetanol a las

gasolinas de las tres zonas metropolitanas del país (D. F., Monterrey y

Guadalajara) entre el 2010 y el 2012, lo que resultará en una demanda de 986

millones de litros de bioetanol1 para el bienio 2011-2012. Después del 2012

este programa irá creciendo hasta abarcar a toda la gasolina producida en

México.

Adicionalmente, la incorporación de bioetanol producido en México permitirá

disminuir las importaciones del oxigenante MTBE al cual sustituirá. Por

ejemplo, si todas las gasolinas producidas en México emplearan 10% de

bioetanol, se ahorrarían 2 mil millones de dólares al año en importaciones de

MTBE.

BIODIESEL

Se puede obtener biodiesel de varias fuentes:

De plantas oleaginosas, como el cártamo, el girasol o las recomendadas por las políticas públicas mexicanas: la higuerilla, la jatropha y la palma de aceite.

De la grasa animal. De los aceites alimenticios usados.

El biodiesel puede ser empleado por cualquier vehículo diésel, ya que su

composición y características son muy similares a las del diésel fósil. Sin

embargo, su uso principal es como aditivo del diésel fósil porque contribuye a

disminuir la emisión de contaminantes como el monóxido de carbono y los

hidrocarburos volátiles.

PEMEX ha determinado adicionar el 0.35% de biodiesel a su producción de

diésel UBA (Ultra Bajo Azufre), sólo en la medida en la que el combustible de

origen orgánico esté disponible. Según estimaciones de la Secretaría de

Energía, la cantidad de biodiesel que PEMEX podría emplear en un año sería

de 8.7 millones de litros2.

“La producción mundial de biodiésel en el lapso de 1993-2003 creció a una impresionante tasa del 28.5% anual, de 38 a 467 millones de galones, mientras la producción de Bioetanol creció a una tasa del 6.7% anual en el mismo periodo de tiempo, alcanzando en el año de 2003, los 5 mil 770 millones de galones.”

En México ya hay algunas empresas que generan biodiesel, pero su volumen

total de producción no es suficiente para cubrir las necesidades del país, por

lo que hay mucho espacio disponible en el mercado para las empresas que

deseen incursionar en su producción.

Aunque el precio de producción de un litro de biodiesel puede ser mayor al del

diésel fósil, México, como muchos otros países, cuenta con apoyos para

fomentar el desarrollo de la agroindustria del biodiesel hasta que adquiera una

dimensión que la haga autosustentable.

BIOGÁS

El biogás se produce a partir de los desechos orgánicos de la basura o de los

excrementos del ganado.

BIOGÁS A PARTIR DE LA BASURA

Los tiraderos de basura de las ciudades pueden convertirse en fuentes de

biogás con una inversión relativamente baja y, sobre todo, que se recupera

con rapidez. Para producir biogás se crean confinamientos sellados en los

tiraderos. En ellos se depositan los desechos orgánicos que, al

descomponerse, generan gas metano. Las ciudades procesan y aprovechan

este gas para producir electricidad.

Un buen ejemplo es la ciudad de Monterrey, cuya planta de biogás genera

16.96 kilowatts de energía eléctrica, suficiente para alimentar el sistema de

bombeo de agua de la ciudad, el alumbrado público de la ciudad y sus

municipios conurbados, elMetro y varios edificios públicos. Hay otras ciudades

que hacen lo mismo, y existe financiamiento internacional para las que tengan

intenciones de aprovechar sus tiraderos como fuente de energía.

Una ventaja adicional consiste en que su aprovechamiento impide que el

metano se libere a la atmósfera, ya que es varias veces más contaminante

que el CO2 que se produce por quemar el biogás.

BIOGÁS A PARTIR DEL ESTIÉRCOL

La ganadería también puede beneficiarse usando un método más sencillo del

mismo procedimiento: los excrementos del ganado se depositan en un área

de confinamiento hermético a partir del cual se captura el gas metano que

puede emplearse para como combustible o en algunos casos mediante un

motogenerador , producir energía eléctrica. Existen casos en que los establos

o unidades de producción ganadera o porcicola generan excedentes de

energía eléctrica, los cuales alimentados al Sistema Eléctrico Nacional y

vendidos a la Comisión Federal de Electricidad.

En nuestro país hay numerosos ejemplos de empresa ganaderas que

producen biogás, muchas de ellas usando créditos gubernamentales para

adecuar sus instalaciones y adquirir el equipo necesario.

OTROS BIOCOMBUSTIBLES

Hay otros tipos de biocombustibles que están en sus primeras fases de

experimentación y todavía no son opciones viables. Se mencionan aquí para

que el lector los conozca y los tenga en consideración.

2,5-dimetiyfurano o DMF, es un compuesto químico que puede obtenerse de cultivos altos en fructuosa, es especial de frutas y algunas raíces. Ofrece el potencial para obtener de él un biocombustible con una densidad de energía que es 40% mayor a la del bioetanol, lo que lo hace comparable a la gasolina. Sin embargo todavía deben resolverse problemas de seguridad en su procesamiento antes de que sea una opción viable como biocombustible.

Diésel Fischer–Tropsch. Es un biocombustible obtenido a través de un proceso químico a partir de gas de síntesis (gas creado por medios químicos). Aunque esta tecnología existe desde 1920, es muy costosa, al igual que el diésel que proporciona, cuyo precio está por arriba de el del diésel fósil.

Biohidrógeno, es hidrógeno proveniente de desechos orgánicos que se obtiene a través fermentación usando bacterias. Aunque tiene potencial como fuente de biocombustibles en el futuro, primero deben resolverse problemas relacionados a su almacenamiento y distribución, así como de los cambios que habría que hacer en los vehículos para que pudieran aprovecharlo.

Biometanol. Mención aparte merece el biometanol, un combustible que puede obtenerse de la madera, el carbón e incluso del CO2. Al igual que el bioetanol, puede ser usado como combustible para vehículos directamente (aunque los vehículos deben ser adaptados para tal fin) o en combinación con la gasolina. Aunque se ha empleado desde la década de los setentas, su costo de producción es bajo y existen nuevos métodos para producirlo, de manera inexplicable no ha tenido tanta difusión como el bioetanol.

Proyectos de biocombustible en México

En México se tiene muy poca experiencia con el uso del biodiésel, dentro de los proyectos de biodiésel destaca:

la planta de biodiésel de Grupo Energéticos en Cadereyta, Nuevo León que produce este biocombustible a partir de aceites y grasas recicladas de la cafetería del Instituto Tecnológico de Monterrey, la producción de ésta planta es de 300 m3 al mes, aunque según su directivo puede llegar a los 600 m3 al mes. Con esta producción se abastece de una mezcla B20 a un autobús de transporte de personal, así como a dos vehículos compactos propiedad del Instituto.

Otro proyecto es el de la Universidad Vasconcelos de Oaxaca, en el que producen una mezcla B20 a partir de aceites vegetales de desecho, en la etapa demostrativa se tiene una producción de 3.6 m3 al mes de biodiésel el cual es consumido por un autobús propiedad de la Universidad.

Preguntas:

1.- Definición de los biocombustibles.

R= Es la energía obtenida de la biomasa que está constituida de la masa de los seres vivos, sus excrementos y sus restos no vivos.

2.- qué lugar ocupa los biocombustibles en México

R=

3.- principales productos de biocombustibles a nivel internacional

R= Estados Unidos y Brasil

4.-tipos de tecnologías en biocombustibles

R= La de Primera generación: Algunos de los insumos son de procedencia agrícola y están conformados por las partes alimenticias de las plantas, las cuales tienen un alto contenido de almidón, azúcares y aceites.

La de Segunda generación: Los insumos son residuos agrícolas y forestales compuestos principalmente por celulosa

La de Tercera generación: Los insumos son vegetales no alimenticios de crecimiento rápido y con una alta densidad energética almacenada en sus componentes químicos, por lo que se les denomina “cultivos energéticos”

Y la de Cuarta generación: Los biocombustibles son producidos a partir de bacterias genéticamente modificadas, las cuales emplean anhídrido carbónico (CO2) o alguna otra fuente de carbono para la obtención de los biocombustibles

5.- proyectos en México de biocombustibles

R= La planta de biodiésel de Grupo Energéticos en Cadereyta, Nuevo León

IMÁGENES Y GRAFICAS, RESUMEN Y ESTADISTICA