biocombustibles a partir de residuos: ventajas vs ... · 2. legislación. producción nacional y...

Prof. Rafael Luquerafael.luque@uco.es

Biocombustibles a partir de residuos: Ventajas vs inconvenientes; Caso práctico Andalucia

INDICE1. Introducción . El concepto de valorización

2. Tipos y aplicaciones de biocombustibles1. Generalidades2. Legislación. Producción nacional y Andaluza3. El biodiesel. Producción y principios

3. Potencial de los aceites usados en producción de biodiesel1. Generalidades2. Ventajas vs inconvenientes3. Ejemplos y potencial

4. Conclusiones

Qué les dicen estas imágenes?

http://www.uco.es/~q62alsor/http://www.cbme.ust.hk/rafaluque.html

http://www.uco.es/~q62alsor/http://www.cbme.ust.hk/rafaluque.html

Producir Usar Tirar

Es siempre lo mismo………

Produce Use Dispose

Reduce

Re-use

Recycle

Hay que cambiar el chip!!!

Economía circular….

El concepto de valorización

VALORISATION!

Recycle / Re-use

Reduce: Chemical usageEnergy usage

Replace: Hazardous materials, processesInefficient processesNon-sustainable components

GRUPO PAIDI FQM-383

DEPARTAMENTO DE QUÍMICA ORGÁNICA

UNIVERSIDAD DE CÓRDOBA

RESEARCH TOPICS

These include novel protocols for materials engineering, flow chemical processes, and biomass & waste valorization.

Project leader: Mª Dolores Márquez &

Layla Filiciotto

Project leader: Weiyi Ouyang & Alessio Zuliani

Project leader: Ana Franco & Daily Rodríguez Padrón

Project leader: Alfonso Yepez & Pepijn Prinsen

INDICE1. Introducción . El concepto de valorización

2. Tipos y aplicaciones de biocombustibles1. Generalidades2. Legislación. Producción nacional y Andaluza3. El biodiesel. Producción y principios

3. Potencial de los aceites usados en producción de biodiesel1. Generalidades2. Ventajas vs inconvenientes3. Ejemplos y potencial

4. Conclusiones

Fuente: Agencia Andaluza de la Energía, informe biocombustibles 2017

Fuente: Agencia Andaluza de la Energía, informe biocombustibles 2017

Biocombustibles

1º, 2º, 3º y hasta 4º generación???

Fuente: Agencia Andaluza de la Energía, informe biocombustibles 2017

LegislaciónA nivel nacional

Limitaciones y problemas! El caso alemán del B5

A nivel Andaluz Decreto 169/2011, de 31 de mayo, por el que se apru eba el Reglamento de Fomento de las Energías Renovables, e l Ahorro y la Eficiencia Energética en Andalucía .

Real Decreto 1085/2015, de 4 de diciembre, de fomen to de los Biocarburantes.

Fuente: Agencia Andaluza de la Energía, informe biocombustibles 2017

Fuente: Agencia Andaluza de la Energía, informe biocombustibles 2017

Producción de Biocombustibles (2015)

INDICE1. Introducción . El concepto de valorización

2. Tipos y aplicaciones de biocombustibles1. Generalidades2. Legislación. Producción nacional y Andaluza3. El biodiesel. Producción y generalidades

3. Potencial de los aceites usados en producción de biodiesel1. Generalidades2. Ventajas vs inconvenientes3. Ejemplos y potencial

4. Conclusiones

BIODIESEL – 1 st generation -Production

O C R1

O

O C R2

O

O C R2

O

3 MeOH

OH

OH

OH

O C R1

O

O C R2

O

O C R3

O

H3C

H3C

H3C

triglyceride methanol methyl ester glycerol

+ +

Conventional (base catalysed) process:

• NaOH, KOH most commonly used catalysts

• MeOH most commonly used alcohol

• T= 30-60ºC, P=1-5 bar

• Methanol excess to increase product yield (≤6:1)

• Reaction time 1-4 hours (initial slow mass transfer)

99 kg + 14 kg 100 kg + 13 kg

Materias primas

Materias primas

MostazaEtíope

Baja rentabilidad Económica???

1st generation BIOFUEL – issues

• 1st generation technologies now becoming established

• Currently only available renewable liquid fuels

• Usable in current cars and with existing infrastructure

• Relatively inexpensive

BUT• Not best possible greenhouse gas saving

• Potentially, not ultimately optimum use of limited land resources (UK)

• Food vs fuel issue

Not so cheap these days..

Deforestation in developing countries

“If we want to save the planet, we need a five year freeze on biofuels”George Monbiot, March 2007,The Guardian

Source: Rhett Butler, www.mongabay.com

DEFORESTATION IN MALAYSIA

Tropìcal rainforest

Palm oil area

Tropìcal rainforest

Palm oil area

Source: Rhett Butler,

Materias primas

Materias primas

MostazaEtíope

Baja rentabilidad Económica???

Aceites usados!!

INDICE1. Introducción . El concepto de valorización

2. Tipos y aplicaciones de biocombustibles1. Generalidades2. Legislación. Producción nacional y Andaluza3. El biodiesel. Producción y principios

3. Potencial de los aceites usados en producción de biodiesel1. Generalidades2. Ventajas vs inconvenientes3. Ejemplos y potencial

4. Conclusiones

Potencial de los aceites usados en producción de biodiesel (I)

Fuente: Agencia Andaluza de la Energía, informe biocombustibles 2017

26 gestores, ca. 14,000 toneladas anuales (HORECA)

Materia prima necesita pre-tratamientos!

Potencial de los aceites usados en producción de biodiesel (II)

EN14214

Ventajas vs inconvenientesBalance energéticoEmisionesUso en motores diéselConsideraciones económicas (conclusiones!)

Fuente: Agencia Andaluza de la Energía, informe biocombustibles 2017

Potencial de los aceites usados en producción de bi odiesel (III)

Balance energético

Biodiesel 1º gen � 45% ahorro energía primaria (diésel EN590)

Biodiesel residuos � 75% ahorro energía primaria (diésel EN590)

Fuente: Agencia Andaluza de la Energía, informe biocombustibles 2017; LCA para transporte (fase II)

Potencial de los aceites usados en producción de bi odiesel (IV)

Emisiones

Fuente: Agencia Andaluza de la Energía, informe biocombustibles 2017; LCA para transporte (fase II)

Biodiesel 1º gen � red. 120 g CO2 Km (84%) vs Biodiesel residuos � red. 144 g CO2 Km (91%)

Sin información sobre NOx!!

Potencial de los aceites usados en producción de bi odiesel (V)

Uso en motores diesel

Fuente: Agencia Andaluza de la Energía, informe biocombustibles 2017; LCA para transporte (fase II)

- Reducción ruido y mejora emisiones y partículas susp (NOx!!)- (pérdida potencia máxima, incremento consumo B100)

- No desgaste del motor, mejor lubricidad- (corrosión!!)-- PE y POFF inferiores al diésel (problemas!!.. Aditivos?)- Compatibilidad con materiales (oxidación biodiesel Cu, Zn, Sn, corrosión??)- Afinidad por el agua vs diésel (flitros decantadores?)- Estabilidad biodiesel!

INDICE1. Introducción . El concepto de valorización

2. Tipos y aplicaciones de biocombustibles1. Generalidades2. Legislación. Producción nacional y Andaluza3. El biodiesel. Producción y principios

3. Potencial de los aceites usados en producción de biodiesel1. Generalidades2. Ventajas vs inconvenientes3. Ejemplos y potencial

4. Conclusiones

http://www.uco.es/~q62alsor/

Green Chem. 2011, 13, 3162

ADVANCED BIOFUELS FROM FOOD WASTE VALORISATION

2 FOOD WASTE RESIDUES:CORNCOBS, WASTE BREAD, OTHERS

+WASTE COOKING OILS

2 VALUABLE PRODUCTS:CARBONACEOUS MATERIAL (CATALYST)

+BIODIESEL

Gasification residue

J. Natural Gas Chem. 2012, 21, 246

ERGONOMIC CHEMISTRY EXAMPLES

PROBLEM?

POOR SOIL AND DRAUGHT IN SPAIN (E.G. ANDALUCIA)

BIODIESEL PRODUCTION

SOLVED!

SEPIOLITE SUPPORTED LIPASE

Partial 1,3-regiospecific transesterification of waste oils,

use of sorbent

FAEE/MG 2/1 ratio

Process Biochem. 2009, Biores. Technol. 2009, 2010

No glycerol!

RELATED EXAMPLES OF ERGONOMIC CHEMISTRY

Oil/fats +

ethanol(1:2)

Tank reactor(immobilized

Lipases)ECODIESEL

TRIGLYCERIDE

+ 2 CH3-CH20H

MONOGLYCERIDE

+ 2 RCOOCH2CH3FATTY ACID ETHYL ESTER (FAEE)

PPLH2C-OOCR

HC-OOCR

H2C-OOCR

HC-OOCR

H2C-OH

H2C-OH

ECODIESEL

“Ecodiesel”, is a biofuel patented by the UCO containing twomoles of FAEE and one mole of Monoglycerides (MG), alsoincorporating the glycerine into the biofuels composition , andcan only be obtained using enzymatic technology.

Biodiesel

Adsorbant

Glycerol cleaning with a novel developed adsorbant in the absence of water

Conclusiones y perspectivas

rafael.luque@uco.es

Gracias por su atención!!