Círculo de Innovación en Tecnologías Medioambientales y

Energía

David Serrano GranadosUniversidad Rey Juan Carlos

Círculos de Innovación

• Iniciativa de la Comunidad de Madrid dirigida a

introducir y proporcionar prácticas de Vigilancia

Tecnológica a las empresas.

• Fomentar la cooperación entre el mundo empresarial y

los grupos de investigación.

• Actualmente existen dentro del sistema madri+d cuatro

círculos de innovación articulados por áreas temáticas.

Círculo de Innovación en Tecnologías

Medioambientales y Energía

• Orientado a la mejora de la calidad ambiental del sector

empresarial a través de las tecnologías ambientales y

energéticas.

• Gestionado conjuntamente por el Ciemat, la Universidad

de Alcalá y la Universidad Rey Juan Carlos.

Áreas Temáticas del CITME

• Energías renovables

• Eficiencia energética

• Tecnologías del hidrógeno y las pilas de combustible

• Agua

• Atmósfera

• Suelos

• Residuos

Vigilancia Tecnológica

• Retos a los que se enfrentan en la actualidad las empresas:

globalización de los mercados, cambios muy rápidos en la

demanda, disminución del ciclo de vida de los productos,

desarrollo e innovación tecnológicos acelerados.

• La información y el conocimiento se han convertido en

factores clave para asegurar el crecimiento o incluso la

supervivencia de las empresas.

• La Vigilancia Tecnológica pretende proporcionar a las

empresas la información necesaria para que puedan adoptar

las mejores decisiones sobre innovación y aplicación de las

nuevas tecnologías.

Vigilancia Tecnológica

- Informes de carácter sectorial

- Informes para empresas

- Servicios de alertas

Apoyo a la elaboración de proyectos

- Búsqueda de socios

- Identificación de tecnologías clave

Elaboración de publicaciones divulgativas

Apoyo a la comercialización de tecnologías

Organización y participación en eventos sectoriales

Servicios que presta el CITME

Biocarburantes líquidos: biodiésel y bioetanol

Autores: Juan Manuel García Camús José Angel García Laborda

Presentar el grado de desarrollo actual y el potencial futuro de los biocarburantes como fuente de energía renovable.

Recoger las tecnologías actualmente disponibles en relación a los biocarburantes, así como las líneas de investigación más relevantes en desarrollo.

Resaltar los aspectos más críticos que han de resolverse para conseguir su aplicación a gran escala.

Objetivos del IVT sobre biocarburantes

Introducción y marco regulatorio

Biodiesel y Bioetanol

- Materias primas

- Tecnologías de producción

- Aplicaciones como biocarburantes

- Datos de producción

Empresas con proyectos de biocarburantes

Patentes sobre biocarburantes

Contenidos del IVT sobre biocarburantes

Combustibles producidos a partir de la biomasa (energía renovable).

Tipos: sólidos (residuos vegetales, fracción orgánica de los RSU), líquidos (biodiésel, bioetanol), gases (biogás, hidrógeno).

Biocarburantes: aquellos que se utilizan en motores de combustión interna (biodiésel y bioetanol).

El sector del transporte representa más del 30% de la energía total consumida en la UE.

Se estima que en la UE el 90% del incremento de las emisiones de CO2 en el periodo 1990-2010 serán debidas al transporte.

Biocombustibles

Alternativa a los carburantes derivados del petróleo:

- Mayor seguridad del suministro energético

- Diversificación del suministro de energía

Carburantes limpios y biodegradables: menores emisiones de contaminantes (CO, HC, SOx, partículas).

Reducción en las emisiones de CO2.

Contribuyen al desarrollo de áreas rurales deprimidas: creación entre 45.000 y 75.000 nuevos puestos de trabajo por cada 1% de introducción de los biocarburantes en la UE.

Ventajas del uso de biocarburantes

Objetivo de la Unión Europea para el año 2010: al menos un 5,75% de los carburantes utilizados en el sector del transporte han de ser biocarburantes.

Incentivos económicos a través de la PAC: ayuda especial de 45 €/Ha para cultivos energéticos.

Autorización a los estados miembros para que aprueben incentivos fiscales.

Se estima que para el año 2030 los biocarburantes pueden contribuir con el 25% de la energía consumida en el sector del transporte de la UE.

Medidas de apoyo a los biocarburantes

Plataforma Tecnológica Europea de Biocombustibles

Medidas de apoyo a los biocarburantes

SITUACIÓN MUY FAVORABLE PARA EL DESARROLLO DE LOS BIOCARBURANTES

BIOETANOL

BIODIESEL

Recientes subidas en el precio del petróleo

La producción de biocarburantes conlleva a su vez un consumo significativo de energía

Elevados costes de producción

Las reducciones en las emisiones de CO2 son menores de las esperadas (25-70% respecto de las emisiones generadas por los productos petrolíferos)

Imposibilidad de sustitución total de los combustibles fósiles: disponibilidad de tierras de cultivo

Posible alteración de la biodiversidad

Limitaciones de los biocarburantes

Limitaciones de los biocarburantes

La planta metaboliza CO2usando energía solar

Degradación naturalde materia orgánica

residuo

Transportedel cultivo

a la planta deproducción delbiocarburante

Emisión de CO2de origen

“no-renovable” Combustiblefósil

Transporte delbiocarburante al

punto de consumo

Emisión de CO2“renovable”

El vehículo utilizabiocarburante en vezde carburante fósil

Biocarburante líquido producido a partir de aceites y grasas por reacción con metanol (transesterificación)

Se produce la formación de glicerina como coproducto

Biodiésel

++CH

O

O

O

CH2

2CH

OCR

OCR

OCR

3CHOH3

3 CH3

O

OCR OH

OH

OHCH2

2CH

CH

100 Kg 11 Kg100 Kg11 Kg

CATALIZADOR

Las propiedades del biodiésel son muy parecidas a las del gasóleo de automoción

Reducción de la viscosidad como consecuencia de la transesterificación

Libre de azufre

Biodiésel

Aceites vegetales: colza, girasol y soja

Grasas animales

Aceites de fritura usados

- Ventaja añadida: gestión de un residuo

Materias primas para la producción de biodiésel

Tecnologías de producción de biodiésel

REACCIÓNAceite

Catalizador

Alcohol

BIODIÉSEL

ROH+ Agua

LAVADOSEPARA-

CIÓN

Agua

SEPARA-CIÓN

EMROH

Glicerinacruda

Proceso General de Transesterificación

ACONDICIO-NAMIENTO

PURIFI-CACIÓN Glicerina

Sales

(Ácidos Grasos)

ROH(+ Agua)

Agua

SEPARACIÓN

Utilización del biodiésel en el sector del transporte

Utilización directa: - Requiere adaptación del motor

(capacidad de disolver gomas y caucho)

Mezclas con gasóleo: - Las especificaciones que debe cumplir la mezcla limitan la proporción de biodiésel al intervalo 15-20%

Producción de biodiésel

Evolución de la Producción Mundial

Producción de biodiésel en Europa

País

Año 2004

Capacidad (kTm/a) Producción (kTm/a)

Alemania 1088 1035

Francia 502 348

Italia 419 320

Austria 100 57

España 70 13

Dinamarca 44 70

Reino Unido 15 9

Suecia 8 1.4

Rep. Checa 60 47

Estados Unidos 600 ~500

Principales Países Productores

Producción de biodiésel en España

Capacidad (2005): 300.000 t/año

Producción estimada (2005): 150.000 t/año

300

250

200

150

100

50

2002 2003 2004 2005

Capacidad de producción de biodiésel en España

Mil

es d

e to

nel

adas

Producción de biodiésel en España

Numerosas plantas en construcción o diseño

PROMOTOR EMPLAZAMIENTO CAPACIDAD

(Tm/a)

TECNOLOGÍA OBSERVACIONES

Stocks del Vallès Montmeló (B) 6.000 B.D.I. (A) En producción (12/02)

Bionor Transformación Berantevilla (A) 30.000 Nopek (EE.UU) En producción (05/03)

Bionet Europa Reus (T) 50.000 AT Agrar (D) En producción (10/03)

UCM / IDAE Alcalá de Henares (M) 5.000 UCM En producción (04/04)

Bionorte San Martín (As) 4.000 - En producción (03/05)

Biodiesel Castilla la Mancha Santa Olalla (To) 10.000 B.D.I. (A) En producción (05/05)

E.H.N. Caparroso (Na) 35.000 Lurgi (D) En producción (05/05)

Biocarburantes Almadén Almadén (CR) 20.000 Enegea (A) En construcción (11/05)

General de Biocarburantes Pontejos (S) 150.000 AT Agrar (D) En construcción (12/05)

Grupo Ecológico Natural Palma de Mallorca (IB) 6.000 - En proyecto

EMTs de Cataluña / IDAE / Sammet on Plus

Martorell (B) 100.000 - En proyecto

Biocarburante líquido producido por fermentación de los azúcares contenidos en plantas

Para su producción se pueden utilizar una amplia variedad de materias primas (caña de azúcar, maíz, remolacha, cereales, residuos forestales, etc.)

En los orígenes de la industria automovilista fue uno de los primeros carburantes que se consideraron

Bioetanol

Etapas: hidrólisis, fermentación, deshidratación

Producción de Bioetanol

Maíz

Trigo

Cebada

Sorgo

Remolacha

Caña azúcar

Melaza

Madera

Residuos de podas

RSU

ALMIDONES

CELULOSAS

Hidrólisis

Hidrólisis

AZÚCARESFermentación

DestilaciónEtanol

hidratadoDeshidratación Etanol

Mezcla del bioetanol con gasolina

Transformación en ETBE:

- Aditivo de la gasolina

Utilización en pilas de combustible

Mezcla del bioetanol con gasóleo

Aplicación del bioetanol como carburante

Mezcla del bioetanol con gasolina

- El etanol disuelve un gran número de materiales

- Aumenta la volatilidad de la mezcla

- Elevada miscibilidad con el agua (separación de fases)

- Menor contenido energético que las gasolinas

- Reducción en las emisiones de CO e HC, aumento de NOx

- Mezcla al 85% (Brasil)

- Proporciones inferiores al 10% (4-5% en peso)

Aplicación del bioetanol como carburante

Transformación en ETBE (reacción con isobuteno)

- Aditivo de la gasolina (3-15%)

- Elevada compatibilidad con los sistemas actuales de refino, distribución y venta de gasolinas

- El ETBE sustituye al MTBE (cuestionado por su posible

impacto medioambiental)

- Limitado por la disponibilidad de isobuteno

Aplicación del bioetanol como carburante

Principales países productores: Brasil, Estados Unidos

Producción de bioetanol

Producción de bioetanol en España

0

2

4

6

8

10

12

14

1999 2000 2010

Vent

as g

asol

ina

Espa

ña(M

m3/

año)

320-400

400-500

Con

sum

o et

anol

en

mez

cla

4-5%

(M li

tros

/año

)

Reducción mercado1–3%

Figura 14. Figura 14. DEMANDA DE GASOLINA Y PRODUCCION POTENCIALDEMANDA DE GASOLINA Y PRODUCCION POTENCIALDE BIOETANOLDE BIOETANOL

Demanda gasolina Producción etanol

Evidentes beneficios medioambientales y también sociales derivados del uso de biocarburantes

Garantizar el suministro de materias primas

Producción: mejora en la eficiencia energética y disminución de los costes

Régimen fiscal favorable y estable

Desarrollo de biocombustibles de segunda generación

Conclusiones relevantes

http://www.madrimasd.org/citmecitme@madrimasd.org

“El uso de aceites vegetales en motores de combustión puede parecer hoy en día despreciable. Sin embargo,

estos aceites se pueden convertir con el paso del tiempo en carburantes tan importantes como lo son en la

actualidad los derivados del petróleo”

Dr. Rudolf Diesel, 1912

Las tecnologías en fase de investigación y desarrollo (publicaciones y/ o patentes)

Las tecnologías disponibles y/o emergentes

Las nuevas tecnologías que se imponen

Las líneas de investigación de empresas

Los líderes en la generación de nuevas tecnologías

Información que proporciona la Vigilancia Tecnológica