Tesis Biodiesel de Segunda Generacion en Mexico

5/17/2018

TesisBiodieseldeSegundaGeneracion en Mexico -slidepdf.com

INSTITUTO POLITECNICO NACIONAL ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERÍA QUÍMICA E INDUSTRIAS EXTRACTIVAS

“VIABILIDAD DE PRODUCCIÓN DE BIODIESEL EN MÉXICO USANDO UNA TECNOLOGÍA DE SEGUNDA GENERACIÓN”.

TESIS QUE PARA OBTENER EL TÍTULO DE INGENIERO QUÍMICO INDUSTRIAL P R E S E N T A DAVID RAMOS GÓMEZ

DIRECTOR DE TESIS: M. EN C. JAVIER ESTEBAN RODRÍGUEZ RODRÍGUEZ

México, D.F. 2012

http://slidepdf.com/reader/full/tesis-biodiesel-de-segunda-generacion-en-mexico

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AGRADECIMIENTOS Esta tesis representa un parteaguas entre una etapa muy enriquecedora y el camino que el tiempo obliga. Con esto quiero decir que este tan sólo es el final del principio. En toda la experiencia académica y la conclusión del trabajo de tesis, ha habido personas que merecen las gracias porque sin su valiosa aportación no hubiera sido posible este trabajo y también hay quienes las merecen por haber plasmado su huella en mi camino. Sin duda esta tesis es en memoria de la mujer más buena que jamás conocí, Carmen, mi abuelita y de todos los que aún están aquí… A mi madre, Cecilia, le agradezco su apoyo que siempre y en todo momento me dio incondicionalmente para la realización de mis sueños. Esta tesis es suya. A mis abuelitos, Carmen y Moisés que me brindaron toda su humanidad y cariño durante este largo camino. Al Dr. Raymundo que me abrió las puertas cuando toque y me enseño como un gran maestro y amigo. Al profesor Esteban quien me asesoro para la realización de esta tesis y me compartió sus grandiosos conocimientos sobre termodinámica. A todos los profesores que estuvieron ahí, enseñándome día a día un sin fin de conocimientos que en su conjunto me forjaron como Ingeniero. A todos mis amigos con los cuales pase un camino inolvidable, lleno de aventuras y que me brindaron una amistad totalmente desinteresada. Al Instituto Politécnico Nacional al cual sin duda le debo una educación de muy alto nivel y sin la que este trabajo de tesis no hubiera sido posible.


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Índice Siglas y abreviaturas

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Unidades

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Resumen

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Introducción Capitulo I. Generalidades

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I.1. Definición e importancia de los biocombustibles I.1.1. Definición I.1.2. Importancia I.1.3. Ventajas y desventajas del uso de biocombustibles I.1.3.1. Ventajas I.1.3.2. Desventajas I.1.4. Tipos de biocombustibles I.1.4.1. Sólidos I.1.4.2. Líquidos I.1.4.3. Gaseosos I.2. Principales formas de generación de biocombustibles I.2.1. Primera generación I.2.2. Segunda generación I.2.2.1. Ventajas I.2.3. Tercera generación

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I.3. susproducción propiedades I.4. Biodiesel Tendenciay de de biocombustibles en el mundo I.4.1. Uso de biodiesel a nivel mundial I.4.2. Uso de biodiesel a nivel Latinoamericano I.5. Comportamiento del mercado de los combustibles en México I.5.1. Caso diesel en México

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Capitulo II. Costos de biodiesel, mercados viables y disponibilidad de materias primas a nivel Nacional

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II.1. Estado actual de los mercados de biodiesel II.1.1. Temas clave para los países de ALC II.1.2. Oportunidades de exportación II.1.3. Situación de los costos y capacidad de producción II.1.4. Estado de los mercados de biocombustibles de segunda generación II.1.5. Desarrollo del mercado global de los biocombustibles II.1.6. Tendencias en la producción global de biodiesel y bioetanol II.1.7. Producción de biodiesel II.1.8. Comercio de biodiesel II.1.9. Tendencias en políticas y regulación a nivel general II.1.10. Tendencias en políticas y regulación en ALC

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II.2. Costos del biodiesel en el mercado II.2.1. Consideraciones generales II.2.2. Selección de cultivos para materia prima (evaluación para México) II.2.2.1. Palma Africana II.2.2.1.1. Condiciones ambientales II.2.2.1.2. Tipología de productores II.2.2.1.3. Generación de empleos II.2.2.1.4. Eslabón de industrialización II.2.2.1.5. Análisis económico sustantivo II.2.2.2. Jatropha Curcas L. II.2.2.2.1. Medio Físico II.2.2.2.2. Análisis económico sustantivo II.2.2.3. Frijol soya II.2.3. Costos e impactos en otros países del mundo II.2.4. Costo y eficiencia de las políticas fiscales

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II.2.5. Tendencia en los costos de producción II.3. Perspectivas de los biocombustibles II.3.1. Producción II.3.2. Comercio internacional II.3.3. Costos proyectados II.4. Disponibilidad y análisis regional de materias primas II.4.1.Materias primas para la producción de biodiesel por primera generación II.4.1.1. Aceites vegetales convencionales II.4.1.2. Aceites vegetales alternativos

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II.4.1.3. modificados genéticamente II.4.1.4. Aceites Aceites vegetales de fritura usados II.4.1.5. Grasas animales II.4.1.6. Aceites de otras fuentes II.4.1.7. Otras fuentes II.4.2. Materias primas para biodiesel de segunda generación II.4.2.1. Plantaciones energéticas para producción de combustibles Leñosos II.4.2.2. Combustibles de madera directos II.4.2.3. Madera de bosques II.4.2.4. Madera de plantaciones II.4.2.5. Combustibles de madera indirectos

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Capitulo III. Tecnologías de producción de biodiesel (primera y segunda generación) 57 III.1. Biodiesel de primera generación III.1.1. Procesos de conversión de biodiesel III.1.1.1. Transesterificación III.1.1.1.1. Catálisis homogénea III.1.1.1.2. Catálisis heterogénea III.1.2. Comparación entre el diesel de petróleo y el biodiesel (FAME)

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III.2. Biodiesel de segunda generación III.2.1. Procesos de conversión generales III.2.1.1. Conversión termoquímica III.2.1.1.1. Gasificación III.2.1.1.2. Pirólisis III.2.2. Tecnologías para producción de biodiesel de segunda generación III.2.2.1. Hidrotratamiento de aceites vegetales (diesel verde) III.2.2.2. Biodiesel HTU III.2.2.3. Biodiesel de F-T o diesel sintético (BTL) III.2.3. Obtención de biocombustibles líquidos basados en la licuefacción y la pirolisis rápida III.2.4. Aprovechamiento directo de la biomasa a través de la combustión III.3. Análisis FODA aplicado a los principales procesos de producción de biodiesel Capitulo IV. Análisis para producir biocombustibles de segunda generación en México IV.1. Características generales de México IV.1.1. Condiciones naturales para la producción de materia prima para Biocombustibles IV.1.2. Agricultura y silvicultura IV.1.3. Producción actual de biocombustibles de primera generación en México IV.1.4. Política nacional de biocombustibles IV.1.5. Recursos financieros y humanos IV.1.6. Infraestructura IV.1.7. Prima Evaluación y logística de residuos agrícolas y forestales para materia IV.2. Opciones de producción de biocombustibles de segunda generación IV.2.1. Estimación de costos de materia prima y producto final IV.2.2. Identificación de puntos claves para las plantas de producción IV.2.3. Impacto económico potencial IV.2.4. Posibles impactos sociales IV.2.5. Posible impacto ambiental IV.3. Análisis FODA de la viabilidad de producción de biocombustibles de segunda generación en México

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Capitulo V. Conclusión y recomendación

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Glosario

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Referencias

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Siglas y abreviaturas AIE

Agencia Internacional de Energía

ALC

América Latina y el Caribe

ASTM

American Society for Testing and Material Standard (Sociedad Americana para Estándares de Pruebas y Materiales)

BTL

Biomass to Liquid (Biomasa a líquido)

CAFTA

Central America Free Trade Agreement (Tratado de Libre Comercio con América Central)

CEPAL

Comisión Económica Para América Latina

COE

Cost of Electricity (Costo de generación de energía eléctrica)

CONACYT

Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología

CTL

Coal to Liquids (Carbón a líquidos)

DME

Dimetil Éter

ETBE

Etil terbutil éter

EUA

Estados Unidos de América

FAME

Fatty Acid Methyl Esters (Ésteres Metílicos de los Ácidos Grasos)

FAO

Food and Agriculture Organization (Organización de las Naciones Unidas para la Agricultura y la Alimentación)

FEISEH

Fondo Ecuatoriano de Inversión en los Sectores Energético

FFA

e Hidrocarburífero Free Fatty Acid (Ácidos Grasos Libres)

FFV

Flexible-Fuel Vehicle (Vehículos de Combustible Flexible)

FODA

Fortalezas, Oportunidades, Debilidades y Amenazas

F-T

Fischer-Tropsch

Gas LP

Gas Licuado de Petróleo

GEI

Gases Efecto Invernadero v


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GTL

Gas to Liquids (Gas a Líquidos)

HC

Hidrocarburos

HDO

Hidrodesoxigenación

HPL

High Pressure Liquefaction (Licuefacción de Alta Presión)

HTU

Hydro Thermal Upgrading (Actualización Hidrotérmica)

I&D

Investigación y Desarrollo

IDH

Indice de Desarrollo Humano

IFN

Inventario Nacional Forestal

INEGI

Instituto Nacional de Estadística y Geografía

INIFAP

Instituto Nacional de Investigaciones Forestales, Agrícolas y Pecuarias

IVA

Impuesto al Valor Agregado

L+

Ácido de Lewis

MDL

Mecanismo de Desarrollo Limpio

MTBE

Metil terbutil éter

NOx

Óxidos de Nitrógeno

OECD

Organization for Economic Co-operation and Development (Organización para la Cooperación y el Desarrollo Económico)

ONU

Organización de las Naciones Unidas

PAC

Política Agraria Común

PEMEX

Petróleos Mexicanos

pH

Potencial de Hidrógeno

PIB

Producto Interno Bruto

PPA

Paridad del Poder Adquisitivo

PROALCOOL

Programa Brasileiro de Álcool (Programa Brasileño de Alcohol)

PRODEPLAN

Programa de Plantaciones Forestales Comerciales vi


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RFS

Renewable Fuels Standard (Estándar de Combustibles Renovables)

SAGARPA

Secretaria de Agricultura, Ganadería, Desarrollo Rural, Pesca y Alimentación

SENER

Secretaría de Energía

SIG

Sistemas de Información Geográfica

SNG

Synthetic Natural Gas (Gas Natural Sintético)

SPR

Sociedades de Producción Rural

TDI TLCAN

Turbocharged Direct Injection (Turbo Inyección Directa) Tratado de Libre Comercio de América del Norte

UBA

Ultra Bajo en Azufre

UE

Unión Europea

WGS

Water Gas Shift (Reacción de Desplazamiento con Vapor de Agua)

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Unidades b

Barril

bpce

Barril de petróleo crudo equivalente

ºC

Grados Celsius

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Gramo

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Galón

gge

Galón de gasolina equivalente

Ha

Hectárea

hr

Hora

J

Joules

K

Kelvin

lge

Litro de gasolina equivalente

£

Libra esterlina

m

Metro 3

mr msnm

Metro cúbico de madera en rollo Metros sobre el nivel del mar

ppm

Partes por millón

s

Segundos

$

Pesos mexicanos

t CO2

Toneladas de CO2

t-km

Tonelada-kilómetro

tMF

Tonelada de materia fresca

tMS

Tonelada de materia seca

toe

Tonelada de aceite equivalente

ton

Tonelada

trff

Tonelada de racimo de fruta fresca

tss

Tonelada de semilla seca ix


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US$

Dólar estadounidense

Wbiocombustible

Watt de biocombustible equivalente

W-h

Watt-hora

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Resumen Bajo el panorama actual en el ámbito energético que se vive tanto a nivel global como local, se plantean diferentes alternativas viables para el uso de energías alternas, tal es el caso del biodiesel, que en los últimos años ha alcanzado una gran relevancia por sus cualidades que lo posicionan en un nivel de competencia bastante prometedor, por lo que es la opción principal que aquí se analiza. Para el caso de México es muy importante comenzar a desenvolver escenarios que den opciones energéticas sustentables y que a su vez se puedan desarrollar de manera oportuna y sean tangibles. El presente trabajo incluye un panorama actual de la situación energética tanto a nivel mundial como en México, las posibilidades y medios que existen para afrontar las problemáticas energéticas, la situación de los mercados de biocombustibles y las tendencias de producción. Así como un análisis de costos de algunas materias primas para biocombustibles, una exposición de las tecnologías actuales para producción de diferentes biocombustibles y la viabilidad de hacer uso de estas con la infraestructura que se tiene. Específicamente se hace un análisis FODA para la evaluación de la viabilidad de producción de un biocombustible de segunda generación en México, a su vez que se realizan algunos otros análisis FODA para la comparación de las principales tecnologías de producción de biodiesel y con estas bases poder hacer una recomendación sobre cual podría ser la mejor tecnología para comenzar a invertir en la producción de un biodiesel de segunda generación y cuales son las ventajas de estos respecto a los de primera generación. Como resultado del análisis se puede dar la recomendación de que la opción más viable para la producción de un biodiesel de segunda generación en México es a partir de una tecnología BTL, debido a que esta presenta varias ventajas a largo plazo, y podría colocar a México en un nivel de competencia tecnológica en un futuro, a su vez que sería un gran paso en la búsqueda de la independencia energética sustentable.

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Introducción Actualmente y desde que se dieron los primeros motores de combustión interna como medio de transporte tanto para personas como mercancías, el tema de los combustibles ha sido de gran relevancia y caracteriza parte del desarrollo humano y crecimiento económico de un país. La utilización de los combustibles en base a productos orgánicos es un tema que se ha continuado estudiando por un largo periodo de tiempo. Con la invención de los motores de combustión interna, se trataron de investigar diferentes alternativas para producir combustibles provenientes de diversas fuentes y no solo basarse en derivados del petróleo, lamentablemente había muchos intereses en juego, con lo cual era más fácil la explotación del petróleo y por mucho tiempo se abandonaron gran cantidad de investigaciones entorno a combustibles alternos, como el biodiesel. En este momento analizando retrospectivamente es fácil darse cuenta que fue un error muy grave, el tratar solo de asentar una economía mundial en base a los grandes recursos petroleros que se tenían, sin tomar en cuenta una visión sustentable que tal vez en aquel tiempo, era una palabra que aún no cobraba el peso debido, ya que no se tenían las implicaciones globales que recientemente se tienen. Existen diversos motivos por los cuales es urgente valorar las diferentes alternativas para producción de biocombustibles, y en este caso la producción de biodiesel, desde motivos ecológicos, hasta climáticos y socioeconómicos principalmente. El tema energético es una de las bases de estudio que ha tomado su relevancia en la actualidad debido a que constituye uno de los campos más trascendentes en el futuro del desarrollo de cada país. La disponibilidad actual de combustibles fósiles ha ido disminuyendo de manera notoria a lo largo de los últimos años con lo cual se ha visto un alza generalizada en el valor de los mismos. Por otro lado la demanda de combustibles ha ido creciendo al paso del tiempo de una manera exponencial por lo cualfuturos es preciso empezar a tomar acciones que podrían hacer frente a los desafíos en materia energética. El encarecimiento y volatilidad de los precios de los combustibles fósiles, el aumento de los riesgos geopolíticos, el cambio climático, el acceso seguro a servicios energéticos confiables y la evolución tecnológica son una preocupación dominante en el debate energético (Honty et al., 2010). En México, toda esta situación es algo que se ha percibido mucho en los últimos años, por lo cual una buena opción para no estar condenados a este subdesarrollo crónico, puede ser el comenzar a invertir en tecnologías alternativas y de vanguardia como la producción de biodiesel a partir de tecnologías de segunda generación. 1


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Capitulo I. Generalidades I.1. Definición e importancia de los biocombustibles I.1.1. Definición Los biocombustibles constituidos porfuente alcoholes, éteres, y otros compuestos químicosestán provenientes de una que no es deésteres origen mineral o fósil sino biológica (Sánchez, 2006), y son obtenidos por molienda de productos de origen agrícola y destilación de líquidos (Clarimón et al., 2005) al combinarse con el oxígeno generan la combustión y liberan energía (Fernández, 2006). Los biocombustibles son aquellos combustibles producidos a partir de la biomasa y que son considerados, por tanto, una energía renovable. Se pueden presentar tanto en forma sólida (residuos vegetales, fracción biodegradable de los residuos urbanos o industriales), líquida (bioalcoholes, biodiesel) y/o gaseosa (biogás, hidrógeno) (García y García, 2007). Los biocombustibles se pueden clasificar de acuerdo al tipo de generación para su producción y se clasifican en: primera, segunda y tercera generación, esta clasificación se explicara en la sección I.2. Dentro de los biocombustibles, los biocarburantes abarcan al subgrupo caracterizado por la posibilidad de su aplicación a los actuales motores de combustión interna (motores Diesel y Otto). Son, en general, de naturaleza líquida. Los biocarburantes en uso proceden de materias primas vegetales, a través de transformaciones biológicas y físico-químicas. Actualmente se encuentran desarrollados principalmente dos tipos: el biodiesel, obtenido a partir de la transesterificación de aceites vegetales y grasas animales con un alcohol ligero (producción a través de tecnologías de primera generación), como metanol o etanol; y el bioetanol, obtenido fundamentalmente de semillas ricas en azúcares mediante fermentación. Con la caña de azúcar, la remolacha o el sorgo dulce, que contienen azúcares simples, se obtiene etanol por fermentación. Sin embargo, en otros cultivos, como los cereales, la energía está almacenada en forma de carbohidratos más complejos como el almidón, que tiene que ser hidrolizado antes de su fermentación a bioetanol. Por su parte, hay que destacar el ETBE producido a partir del bioetanol, ya que su utilización enejemplo, motorestodo presenta menosseproblemas propio En España, por el bioetanol transformaque en elETBE en bioetanol. las refinerías de petróleo siendo utilizado como aditivo de las gasolinas. La producción de todos estos combustibles está sujeta a amplias necesidades de terreno en el cultivo de sus materias primas (García y García, 2007). I.1.2. Importancia Las energías renovables son una alternativa viable, confiable y factible tanto para los países desarrollados como para aquellos en vías de desarrollo. En el caso de éstos últimos, no solo significa independizarse en materia energética sino que tanto las energías renovables puedencomo ayudar a satisfacer la demanda creciente en las redes energéticas en sistemas aislados de las 3


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redes, además de disminuir los impactos ambientales negativos que se asocian con la quema de combustibles. Sin embargo, el uso de estas energías no logra introducirse completamente. Por lo general, las políticas en materia de energía suelen favorecer los bajos costos que supone el suministro de energía basado en combustibles fósiles, más que enfrentar los altos costos iniciales y bajos costos que implican en energías Ademásdedeoperación la estructura existente las en inversiones los países que favorecerenovables. el uso de combustibles fósiles, los subsidios al combustible, los incentivos fiscales y económicos para la exploración petrolera y la ausencia de penalidades por los impactos ambientales producidos constituyen factores adicionales que no colaboran con la generalización del uso de las energías renovables (Honty et al., 2010). En este marco, los países de ALC, a pesar de que disponen de abundantes recursos renovables, no los han destinado al desarrollo de proyectos en energías renovables. Y es aquí donde se plantea el desafío: cómo fomentar, por un lado, el desarrollo de energías alternativas basadas en el uso de estos recursos renovables (en este caso, los biocombustibles de segunda generación) y, por el otro, el desarrollo y la implementación de políticas que promuevan su utilización (Honty et al., 2010). Una de las alternativas, antigua pero que ha cobrado vigor en los últimos tiempos, es el biodiesel, un tipo de combustible potencialmente renovable que podría sustituir al menos parcialmente al petróleo para su uso en los motores de combustión interna. Paralelamente los biocombustibles han sido fuente de debate debido una multiplicidad de factores. Si bien son reconocidas sus potencialidades como combustibles sustitutos y como factor de desarrollo local, a la vez presentan una serie de amenazas relacionadas, entre otros, con el ambiente, el uso del suelo y el aumento de los precios de los alimentos (Honty et al., 2010). Sin embargo estos debates han estado concentrados específicamente en los llamados “biocombustibles de primera generación” o “agrocombustibles”, como el etanol y el biodiesel procedentes de cultivos anuales o plurianuales como caña de azúcar, remolacha y soja, colza y girasol, respectivamente (Honty et al., 2010). En la actualidad, los combustibles por otras alternativas renovables cobrala sustitución una gran deimportancia por elfósiles hecho de disminuir la dependencia del petróleo, ser un instrumento de lucha contra el deterioro medioambiental y promover el desarrollo de la agricultura e industrias derivadas (Stratta, 2000). Aun cuando se generan diversas polémicas entorno a las ventajas y desventajas de los biocombustibles, se deben reconocer los buenos resultados que se han tenido en su producción a nivel global y comenzar a cambiar el modelo de desarrollo actual para iniciar una transición a una etapa post petrolera, con nuevos hábitos de consumo de energía. Con respecto a la dependencia del petróleo, se conoce que actualmente el 80% petróleo se consume en eldemundo proviene en ladel década deque 1970. El consumo petróleo pasó de de pozos 2,753 descubiertos millones de 4


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barriles anuales, en 1973, a 3,767 millones en el 2004, alrededor del mundo (Carrere, 2006). La extracción diaria de petróleo es del orden de los 75 millones de barriles, y se espera una demanda creciente de 2% anual para los próximos años; por lo que en 2020, segúnsegún esas la proyecciones, unos millones bpce/día. Para el 2025, AIE, el 82%se denecesitará la población del100 planeta consumirá el 45% de la energía, mientras que en los países industrializados, el 14% de la población consumirá el 43%. Esto implica que para cumplir con la demanda proyectada, se necesitará hacer nuevos descubrimientos de reservas y/o empezar a sustituir por combustibles alternos, sin perder de vista que la población tiene que concientizarse en lo que respecta al consumo de energía (Carrere, 2006). El calentamiento global y muchos de los problemas ambientales se han debido, en gran medida al uso indiscriminado de combustibles fósiles. Debido a la preocupación por los problemas antes mencionados, la ONU aprobó en 1992 la Convención Marco sobre el Cambio Climático, cuyo objetivo declarado fue que los gases causantes del efecto invernadero debían estabilizarse en valores que no supongan un riesgo. En 1997, el Protocolo de Kioto fijó obligaciones de reducción de dichos gases que afectan básicamente a los países industrializados (Carrere, 2006). I.1.3. Ventajas y desventajas del uso de biocombustibles I.1.3.1. Ventajas La introducción de los biocombustibles en lugar de los combustibles fósiles tradicionales, presenta un gran potencial como fuente de abastecimiento para el sector del transporte por lo siguiente (Aguilar et al., 2007): Mejora la posibilidad de autoabastecimiento energético en un marco regional. Tiene un potencial ambiental beneficioso asociado a la sustitución de los combustibles minerales o fósiles por biocombustibles. Son de bajo contenido de azufre, cloro, partículas de gases de escape, producen menores emisiones de CO e HC, respecto a los combustibles fósiles. Su emisión de dióxido de carbono es considerada como neutra, ya que las plantas, su etapa crecimiento, consumen la misma cantidad de CO2 que en la emitida porde el biocombustible. Reduce la dependencia de los combustibles minerales que además de producirse de fuentes no renovables tienen un precio muy variable en el mercado. La utilización de productos agrarios, muchas veces desperdiciados, en los procesos de fabricación, puede impulsar la actividad agrícola en muchos países, diversificando su economía. Aquellos países que no tienen ventaja competitiva en la producción de alimentos podrían impulsar los cultivos energéticos. No requiere de generación de grandes infraestructuras, ya que emplea materia prima, maquinaria y logística existentes en la actualidad. 5


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Genera empleos, no sólo por el proceso de elaboración propiamente dicho, sino también por la generación de la materia prima para elaborar los mismos. I.1.3.2. Desventajas La introducción de los biocombustibles ha sido un tema controversial, pues muchos piensan que el modelo a gran escala, caracterizado por monocultivos y el uso masivo de insumos externos, así como los organismos modificados genéticamente, dentro de una sociedad que no ha aceptado que vivirá en una era post-petróleo y no se ha planteado la creciente necesidad de disminuir el consumo energético, puede tener una serie de desventajas como las que se mencionan a continuación (Aguilar et al., 2007): El aumento del uso de fertilizantes nitrogenados, especialmente en los casos en que se trabaje con árboles de rápido crecimiento, liberará más NOx en la atmósfera, el cual tiene un efecto que es 310 veces más poderoso que el del CO 2 en lo que respecta al calentamiento global. Para cultivar las especies energéticas, es necesario limpiar tierras quemando la vegetación existente. Esto podría generar que el balance neto de carbono en las áreas destinadas a la producción de biocombustibles sea negativo, aumentando así la concentración de gases de efecto invernadero en la atmósfera, que es precisamente lo que se pretende evitar con este cambio. El uso de tecnologías destinadas a convertir la madera en etanol está impulsando la expansión de monocultivos de árboles de rápido crecimiento en áreas boscosas sabanas, aumentando la deforestación. Por ejemplo, el cultivo de ysoja ha sido la causa principal de deforestación en la Amazonia Brasileña y Paraguay; mientras que el cultivo de palma lo está siendo en Indonesia y Malasia. Debido a eso, la UE no está aceptando proyectos de cultivos energéticos en esas áreas. Lejos de ser esto una solución, evita el desarrollo de proyectos que pueden ser útiles. Tecnología como la antes mencionada está impulsando el uso de materia prima modificada genéticamente, de lo cual no se conoce con certeza los efectos negativos. Además, esto promueve la creación de patentes, como es el caso de la soja “RR” en Brasil, cuya patente está a

nombre la empresa Monsanto, a la larga podríaa proyectos hacer los procesosdemucho más costosos. La que promoción y apoyo locales de investigación e hibridación podría ser la solución para países en los cuales la producción de biodiesel es una alternativa viable y no se queden fuera del mercado. Algunos biocombustibles suponen un incremento de determinado tipo de emisiones, como los aldehídos en el caso del bioetanol, para los que no se dispone aún de información suficiente para valorar el impacto que supondrían emisiones masivas de los mismos. Los cultivos energéticos pueden llegar a sustituir en un porcentaje importante los cultivos alimenticios en aquellas naciones que no cuenten como mucha extensión territorial. Si no se cuenta con una política 6


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reguladora, puede generar convulsiones sociales, políticas y económicas por el alza en los precios de la canasta básica. I.1.4. Tipos de biocombustibles I.1.4.1. Sólidos Son de origen no fósil, procedentes directa o indirectamente de la biomasa, susceptibles a ser utilizados en aplicaciones energéticas. Están formados por materia orgánica de origen vegetal o animal, en su mayoría celulosa, hemicelulosa y lignina, o producidos a partir de la misma mediante procesos mecánicos, químicos o biológicos. La utilización de estos requiere de mucha inversión y esfuerzos en investigación y desarrollo en conseguir cultivos energéticos adecuados, crear sistemas de secado de bajo consumo energético, procesos de pirólisis, procesos de gasificación, mejora del control de procesos de combustión, procesos de transformación de la biomasa y procesos de mejora continua (García, sin fecha). Algunos ejemplos de biocombustibles sólidos son la leña sin procesar, astillas, aserrín y triturados finos de menos de 2 mm, pelets, briquetas y carbón vegetal, entre otros (Fernández, 2006). I.1.4.2. Líquidos Ejemplos de estos son los alcoholes, biogasóleo, biodiesel, aceites vegetales, aceites de pirólisis y biohidrocarburos, entre otros (Aguilar et al., 2007). El bioetanol es un alcohol etílico deshidratado producido a partir de la fermentación de elementos de la biomasa ricos en componentes azucarados, amiláceos y, últimamente, lignocelulósicos. Entre los insumos agrarios empleados en la producción de bioetanol se encuentran la caña de azúcar, la remolacha, el maíz, el sorgo, el trigo, la cebada, así como tallos de maíz y residuos celulósicos. Se utiliza como sustituto de la gasolina, o en mezcla con ésta, en los motores de combustión interna. Como subproducto se puede obtener fertilizantes y alimento balanceado para el ganado. El biodiesel es un éster metílico o etílico que se obtiene principalmente a partir de aceites vegetales como el de colza, girasol, palma, soja; aceites de fritura usados y las grasas animales a los que se aplican operaciones de esterificación y refino. Puede utilizarse como un sustituto del diesel convencional, reduciendo contaminación alargando la vidaglicerina del motory en los vehículos. Como lasubproducto se ypuede obtener fertilizantes. El biometanol obtenido a partir de la biomasa o residuos. El bioDME, producido para uso como biocarburante, a partir de la biomasa. Aceite vegetal, es posible la utilización de este en determinados motores, en un porcentaje variable junto con diesel o biodiesel. El bioETBE y el bioMTBE son aditivos obtenidos a partir del bioetanol o biometanol y el isobutileno utilizados en la formulación de las gasolinas. Han tenido una importante expansión en la sustitución de los aditivos con plomo. Al obtenerse de la combinación de un carburante biológico y un hidrocarburo, la fracción volumétrica de bioETBE que se calcula 7


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como biocarburante es del 47%, esto es, el volumen de etanol contenido en el producto final ETBE, mientras que para el bioMTBE es del 36%. Los biocarburantes sintéticos son hidrocarburos sintéticos o sus mezclas, producidos a partir de la biomasa. I.1.4.3. Gaseosos Ejemplos de estos son: gas de gasógeno, biogás y biohidrógeno (Aguilar et al., 2007). El biogás es un combustible gaseoso producido a partir de la biomasa y/o a partir de la fracción biodegradable de los residuos por descomposición bacteriana en condiciones anaeróbicas y que puede ser purificado hasta alcanzar una calidad similar a la del gas natural, para uso como biocarburante, o gas de madera. Como materia prima se puede utilizar el bagazo de caña de azúcar, los residuos provenientes de mataderos, destilerías y fábricas de levaduras, pulpa y cáscara de café, materia seca vegetal y aserrín, entre otros. Como subproducto se puede obtener fertilizante/composta. El biohidrógeno consiste en la separación, mediante diversos procesos biológicos, del oxígeno e hidrógeno del agua. Actualmente, su grado de desarrollo se sitúa en fases iniciales, con rendimientos energéticos muy reducidos, siendo éste el principal reto para su utilización operativa, de forma que permita reducir la dimensión de las instalaciones. I.2. Principales formas de generación de biocombustibles Los biocombustibles se pueden dividir esencialmente en tres: primera, segunda y tercera generación. Esta clasificación está basada en el tipo de tecnología usada, aunque cabe señalar que anteriormente la clasificación se hacía de acuerdo con el tipo de materia prima usada, es decir si era comestible o no comestible, era lo que determinaba la generación del biocombustible, sin embargo con el avance de las tecnologías usadas se pudo tener la viabilidad de usar tanto materias comestibles, como no comestibles por las diversas tecnologías de producción, lo cual genero ambigüedad, por lo que la clasificación actual solo es basada en la tecnología a usar. I.2.1. Primera generación Los biocombustibles de primera generación son típicamente aquellos producidos de biomasa comestible, aunque en la actualidad existe una tendencia hacia nuevos cultivos energéticos no comestibles como la Jatropha. Algunos ejemplos de materias primas utilizadas para producir biodiesel son el aceite de soja, el aceite de colza (usado en la UE) y aceite de palma (usado en Colombia y Malasia). También se consideran de primera generación las grasas animales y aceites vegetales reciclados. Entre los ejemplos de materias primas utilizadas para la producción de etanol están la caña de azúcar (Brasil es el mayor exponente), el maíz (como en EUA), o la remolacha (usada en algunos países de Europa). La tecnología utilizada para transesterificar aceites 8


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vegetales a biodiesel, o fermentar y destilar azúcares a etanol, es relativamente sencilla y existe hace décadas (James, 2009). El aceite extraído de la materia prima es refinado y luego sometido a la transesterificación, proceso en el que los aceites vegetales se mezclan con un catalizador básico y(NaOH o KOH) en presencia exceso de ésteres alcohol, grasos, ya sea etanol o metanol, son químicamente alteradosdepara formar como etil o metil éster, respectivamente. Debido a ello, se define al biodiesel como una mezcla de ácidos grasos esterificados con cadenas lineales alifáticas. La composición final de estos ésteres grasos y sus propiedades depende de la fuente de materia prima (Musmanni, 2005). Un subproducto del proceso es la glicerina que puede ser purificada para ser comercializada como otro producto industrial. Dependiendo del método empleado, se puede recuperar parte del catalizador, así como el alcohol para ser reciclado en sucesivas reacciones (Sánchez, 2006). Fundamentalmente, el proceso de transesterificación se basa en la reacción de moléculas de triglicéridos que cuentan con una cantidad de átomos que varía entre 15 y 23, siendo el más común 18, con alcoholes de bajo peso molecular, entre los cuales se puede mencionar al metanol, etanol, propanol y butanol, para producir ésteres y glicerina (Aguilar et al., 2007). La reacción de transesterificación se lleva a cabo en una proporción molar de alcohol a triglicérido de 3:1, es decir reacciona un mol de triglicérido con 3 moles de alcohol, aunque se añade alcohol en exceso con el fin de desplazar la reacción hacia la formación del éster alcohólico. Además, la formación de la glicerina, inmiscible con los ésteres alcohólicos acentúa el desplazamiento de la reacción hacia la derecha, permitiendo conversiones cercanas al 100% (García y García, 2007). La Figura 1.1 presenta la reacción general de transesterificación, utilizando metanol y obteniendo éster metílico (Naik et al., 2010).

Figura 1.1. Reacción de transesterificación (Naik et al., 2010).

Son tres reacciones reversibles de forma consecutiva las que se dan en este proceso, las cuales se muestran en la Figura 1.2. Tal y como se observa, el triglicérido es convertido en diglicérido, monoglicérido y glicerina, liberándose en cada caso un mol de éster metílico (García y García, 2007). En esta reacción se utiliza un catalizador que mejora la velocidad de reacción y el rendimiento final (García y García, 2007). Las reacciones secundarias en el proceso de transesterificación son la saponificación y la neutralización de ácidos grasos libres.

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La saponificación es favorecida cuando se utiliza NaOH o KOH, ya que sus moléculas contienen los grupos hidroxilo, que permiten dicha reacción. La producción de jabones por saponificación se da en presencia de agua, por lo que los glicéridos y el alcohol deben ser anhidros y se debe eliminar el agua en los aceites con altos contenidos de humedad antes de llevar a cabo este proceso. Además, al utilizar catalizadores deben controlar otras condiciones de reacción, comoestos la temperatura y lasecantidad de catalizador básico, con el fin de reducir al máximo esta reacción indeseada (García y García, 2007).

Figura 1.2. Reacciones implicadas en la transesterificación (Aguilar et al., 2007).

muestra La Figurala1.3reacción muestrasecundaria la reacción de secundaria neutralización de saponificación de ácidos ygrasos la Figura libres, 1.4 respectivamente (Aguilar et al., 2007):

Figura 1.3. Reacción de saponificación (Aguilar et al., 2007). 10


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Figura 1.4. Reacción neutralización de ácidos grasos libres (Aguilar et al., 2007).

El conflicto inherente en los biocombustibles de primera generación es que ocasionalmente su materia prima es también alimento y su utilización en alguna medida afecta el precio de la comida. Según la teoría, al competir en dos mercados (como alimento y como energía) estas materias primas tienen un valor comercial mayor al de biomasa no comestible, lo cual tendería a incrementar su precio. Además, la biomasa comestible normalmente requiere de suelos ricos en nutrientes y con abundancia de agua (James, 2009). Por el contrario, para los biocombustibles de segunda y tercera generación existen cultivos energéticos basados en la lignocelulosa, que típicamente crecen en suelos marginales. México tiene una gran ventaja comparativa en el mundo agropecuario gracias a la calidad de sus suelos productores de alimento. I.2.2. Segunda generación Los biocombustibles de segunda generación son producidos en su mayoría por reacciones termoquímicas y se basan principalmente en materias primas lignocelulósicas. Las algas y las microalgas también generan mucho debate y escepticismo, a veces simplemente supuestos potenciales rendimientos aceite son mucho mayoresporque a los desus cualquier biomasa comestible: según undeestudio de la Universidad de New Hampshire en EUA, las algas marinas rendirían no menos de 7,660 litros/Ha, comparado con 446 litros/Ha de la soja (y 1,892 litros/Ha de la Jatropha) (James, 2009). Mientras los biocombustibles de primera generación utilizan solo ciertas partes de la planta, los de segunda generación la utilizan toda, por lo que requieren menos área cultivada por unidad producida (Aguilar et al., 2007). Son dos rutas principales las que se utilizan: conversión termoquímica, como la gasificación; el proceso de F-T (Fischer-Tropsch). combinación tecnologías, ycon sus variedades de sistemas y La opciones, hace de queestas su desarrollo económico y ambiental sea mucho más complejo. En la Figura 1.5 se muestran las alternativas. Cabe mencionar que también existen rutas biológicas y físicas (Figura 1.5), las cuales no se abordaran en este trabajo (Aguilar et al., 2007). Estas rutas termoquímicas permiten la obtención de una variedad de biocombustibles muy amplia, como por ejemplo: hidrógeno, metanol, etanol, DME y combustibles de F-T. Estos últimos son conocidos como BTL (Biomass to liquid) y son los que se espera adquieran más importancia en el mundo en los próximos años, especialmente el biodiesel (Aguilar et al., 2007). 11


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Figura 1.5. Rutas de Conversión de la Biomasa (Aguilar et al., 2007).

La gasificación de la biomasa produce un gas de síntesis formado por CO e hidrógeno, que en presencia de un catalizador es transformado en hidrocarburos de Fischer-Tropsch), los cuales(Aguilar se tratan para2007), obtener una mezcla de(síntesis biogasolina, bioturbosina y biodiesel et al., lo cual dependerá de las condiciones de reacción de la síntesis. Aunque el proceso es económicamente viable, tanto el gasóleo como la gasolina y los otros productos de la síntesis pueden obtenerse de forma más sencilla y barata mediante la refinación de petróleo en la actualidad, ya que se requiere de una elevada inversión para montar una planta de F-T, aunque hay muchas optimizaciones pendientes respecto a la gasificación de diferentes materias primas y purificación del gas de síntesis, lo cual se cree que podría ayudar a disminuir costos (Aguilar et al., 2007). Para producir biocombustibles de segunda generación, es importante (Aguilar et al., 2007): Decidir la ruta termoquímica y la tecnología apropiada. De ello dependen los requerimientos de oxígeno y temperaturas. Operaciones requeridas por el hecho de usar biomasa en un gasificador, como por ejemplo, forma de alimentación y pretratamiento de las corrientes. Flexibilidad del combustible, de esto dependerá el mercado al que se podrá dirigir elde producto obtenido. Optimización la calidad del gas de síntesis, es decir tener mucho cuidado en el pretratamiento de este para poder usarlo en algún proceso posterior, como una síntesis de F-T. I.2.2.1. Ventajas (Aguilar et al., 2007). La tecnología de segunda generación permite utilizar cualquier material orgánico, como por ejemplo desechos forestales, cultivos agrícolas alimenticios y no alimenticios, y desechos urbanos, para obtener un diesel de alta calidad que puede ser utilizado puro o mezclado con diesel proveniente del petróleo. Esto permite abaratar costos en materia prima. Se pueden utilizar híbridos de primera y segunda generación. Por 12


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ejemplo, Fortum (Finlandia) planea expandir su refinería Porvoo para utilizar aceite vegetal y grasa animal como materia prima en un proceso convencional de hidrotratamiento, permitiendo obtener un combustible BTL de alta calidad pero con una inversión más baja, aunque con mayores costos de materia prima que la que utilizaría un proceso de segunda generación híbrido. El proceso de cultivo,node ser necesario, sería menos intensivo que los cultivos agrícolas ordinarios, lo cual contribuiría a disminuir las emisiones de gases invernadero. El proceso de conversión de biomasa a líquido, por ejemplo, aumenta la producción agrícola en un factor de 3, sin afectar la producción destinada a la alimentación y a otros productos. Las emisiones de CO2 dependen de si la fuente de energía de conversión es biomasa o si se utiliza una fuente externa; así como de la naturaleza de la biomasa (cultivo, o desperdicio, como por ejemplo, la paja). En el caso que la materia prima cuando es biomasa, las emisiones se ven notablemente reducidas. Pueden coproducirse con electricidad, es decir a la vez que se producen este tipo de biocombustibles es viable también producir electricidad en la misma planta. El biodiesel de segunda generación es básicamente libre de sulfuros y compuestos aromáticos. Los sulfuros en los combustibles fósiles son quemados y convertidos a óxidos de azufre los cuales son contaminantes que contribuyen a una baja calidad del aire y provocan el problema de la lluvia acida. El azufre provee lubricación, reduciendo el desgaste de las partes del motor. Este biodiesel de segunda generación es bajo en azufre pero de alta lubricación. Por lo que, mezclándose puede serdeutilizado biocombustible sintéticoAdemás, o reducirlos la cantidad azufre como en el aditivo diesel de proveniente del petróleo. biocombustibles resultantes por esta tecnología de segunda generación son de alta calidad y limpios, con perfiles de emisiones de CO 2 mucho menores que los de otros combustibles. I.2.3. Tercera generación Los biocombustibles de tercera generación utilizan tecnologías de producción y procesos termoquímicos de síntesis, similares a los biocombustibles de segunda generación pero aplicados a cultivos bioenergéticos específicamente diseñados biotecnológicos con elEsobjetivo incrementar mediante la eficienciaprocedimientos de conversión de biomasa en energía. el caso de de los productos forestales bajos en lignina, que reducen los costos y las etapas del pretratamiento, que no son materiales alimentarios y en muchos casos son considerados residuos (Honty et al., 2010). El hidrógeno generalmente es referido como combustible de tercera generación. Las tecnologías del hidrógeno abarcan diversas etapas, desde la producción, el almacenamiento y la distribución de uso final en distintos campos de aplicación (Aguilar et al., 2007).

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I.3. Biodiesel y sus propiedades El biodiesel es un biocarburante líquido producido a partir de los aceites vegetales y grasas animales, siendo la colza, el girasol y la soja las materias primas que han sido las más utilizadas para este fin. Las propiedades del biodiesel prácticamente mismas que las del fósilsuperior. en cuanto densidad son y número de cetanolas y presenta un punto degasóleo inflamación Pora lo que el biodiesel puede mezclarse con el gasóleo para su uso en motores e incluso sustituirlo totalmente si se adaptan éstos convenientemente debido a que las propiedades mencionadas anteriormente son algunas de las más importantes en motores de combustión interna (García y García, 2007). La definición de biodiesel propuesta por la ASTM lo describe como ésteres monoalquílicos de ácidos grasos de cadena larga derivados de lípidos renovables tales como aceites vegetales o grasas de animales, y que se emplean en motores de ignición de compresión. Los ésteres más utilizados, son los de metanol y etanol (obtenidos a partir de la transesterificación de cualquier tipo de aceites vegetales o grasas animales o de la esterificación de los ácidos grasos) debido a su bajo costo y sus ventajas químicas y físicas (García y García, 2007). Tabla 1.1. Especificaciones ASTM del biodiesel (García y García, 2007). Propiedad Contenido en éster Densidad a 15ºC Viscosidad a 40ºC Punto de inflamación Contenido de azufre Residuo de carbón (en 10% de residuo destilado) Índice de cetano Contenido de cenizas sulfatadas Contenido en agua Contaminación total Corrosión de la tira de cobre (3h a 50ºC) Estabilidad a la oxidación 110ºC Índice de ácido Índice de yodo Éster de metilo de ácido linoléico Ésteres de metilo poli-insaturados (> = a 4 dobles enlaces) Contenido de metanol Contenido en monoglicéridos Contenido en diglicéridos Contenido en triglicéridos Glicerol libre Glicerol total Metales del grupo I (Na+K) Metales del grupo II (Ca+Mg) Contenido de fósforo

Unidad % (m/m) kg/m mm2 /g ºC mg/kg % (m/m) % (m/m) mg/kg mg/kg Clasificación hr mg KOH/g g de yodo/100g % (m/m) % (m/m) % (m/m) % (m/m) % (m/m) % (m/m) % (m/m) mg/kg mg/kg mg/kg

Mínimo 96.5 860 3.50 120 51.0 -

Límites Máximo 900 5.00 10.0 0.3

Clase 1

6.0

1

0.02 500 24 0.5 120 12.0 0.2 0.8 0.2 0.2 0.02 0.25 5.0 5.0 10.0

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En la Tabla 1.1 se presentan las características del biodiesel según la especificación de la ASTM y algunos de los límites permisibles para cada propiedad. Las características de los ésteres que componen el biodiesel son más parecidas gasóleo que es a lassuperior del aceite modificar. índice de cetanoa las de del estos ésteres al vegetal diesel, sin teniendo losElvalores adecuados para su uso como combustible. La ASTM ha especificado distintas pruebas que se deben realizar a los combustibles para asegurar su correcto funcionamiento (García y García, 2007). I.4. Tendencia de producción de biocombustibles en el mundo El biodiesel ha recibido un impulso adicional gracias a factores como las variaciones en los precios del petróleo, la crisis en la agricultura y las bajas en los precios internacionales de los aceites naturales. En este marco, el biodiesel se perfila como una opción agroindustrial con capacidad de estimular la producción agrícola, crear nuevas actividades industriales y generar nuevos puestos de trabajo e ingresos adicionales para el Estado (Merello et al., 2003). El sector agropecuario tiene un amplio potencial como proveedor de materias primas para la generación de energía a partir de productos y de residuos resultantes de dicha actividad sectorial. Estas materias primas, aptas para la producción de biodiesel, pueden ser obtenidas del procesamiento de productos agropecuarios como aceites vegetales y sebo vacuno (Methol y Souto, 2006). Los impactos más favorables para el sector agropecuario podrían ser (Aguilar et al., 2007): La posibilidad de ampliar el mercado doméstico de los aceites, dando lugar a mayores niveles de ocupación de las plantas instaladas y eventualmente, la ampliación de las capacidades de las plantas. Todo esto podría causar reducciones en los costos. La ampliación del nivel de molienda oleaginosa, la cual derivaría en un aumento de la oferta de harinas proteicas, bajando los altos precios, usualmente de escasez, favoreciendo a las agroindustrias de productos de origen animal. Aumento empleo en el medio rural, debido a una expansión de la actividad adel nivel primario. El fortalecimiento de los precios agrícolas. La revista “Oil World”

relaciona cada vez más el precio de los aceites vegetales (materia prima del biodiesel) con el del gasóleo. El biodiesel da la posibilidad al agro de sumar un nuevo rol, pues aparte de ser el proveedor de alimentos a la población y el sostén de la balanza comercial, tendrá la posibilidad de contribuir a mejorar el aire, al ser la futura fuente de insumos para la producción de combustibles ecológicos provenientes de recursos renovables (Stratta, 2000). Sin embargo es indiscutible que la activación de zonas agrícolas para un mercado de energía debe realizarse con 15


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una buena planificación para evitar los efectos del monocultivo (Musmanni, 2005). En países centroamericanos y del Caribe, cuya dieta está basada en el maíz, la disponibilidad de éste podría ser afectada por la falta de tierras aprovechables y aptas para dedicarlas a los cultivos energéticos (EFE, 2007). Estudios realizados por la CEPAL y la FAO señalan que es importante que los países diseñen políticas que promuevan y aseguren la rentabilidad de la bioenergía, así como también que los beneficios de la producción alcancen a las zonas rurales y garanticen y promuevan el acceso a alimentos a los sectores más desposeídos económicamente hablando (EFE, 2007). I.4.1. Uso de biodiesel a nivel mundial En la actualidad, existen muchos artículos e investigaciones sobre la utilización de aceites vegetales como combustibles alrededor del mundo. Éstos han pasado de ser experimentales a formar parte de los combustibles habituales (FRAMES, 2002). En los últimos 10 años muchos países se han enfocado en acciones y legislaciones que permitan la expansión del biodiesel en todo el mundo. Ejemplo de esto es que a nivel Europeo el biodiesel está experimentando un crecimiento sostenido del 35% anual (Hilbert, 2006). En Francia, todos los combustibles diesel poseen un mínimo del 1% de biodiesel. En Alemania, el biocombustible se comercializa en un gran número de estaciones de servicio y su empleo es común en los cruceros turísticos que navegan en sus lagos (Aguilar et al., 2007). Actualmente la UE ejecuta un proyecto denominado “Local and Innovative Biodiesel”, cuyo objetivo es contribuir al cumplimiento de que la cuota del

mercado del biodiesel en la región sea del 5.75%. Este porcentaje pretende ser alcanzado a través de la eliminación de barreras por la escasez de materia prima y el alto costo de la misma, ampliando el suministro a los aceites vírgenes y usados. Además de demostrar la importancia del uso del biodiesel en los mercados de transporte público y comercial, donde los beneficios medioambientales son más muchas necesarios. El Proyecto consta de distintas fases, en las que están incluidas experiencias piloto recaudadas, definición de estrategias, estudios potenciales y difusión del proyecto. La duración del mismo es de 26 meses (Carlstein, 2006). La evolución de la producción de biodiesel en la UE a través de la década de los años 90 se muestra en la Figura 1.6 (Aguilar et al., 2007). La evolución de la producción de biodiesel en Europa queda ejemplificada con dos de las plantas industriales de gran tamaño que se encuentran en producción continua desde mediados de los 90’s, sobre la base del aceite de

girasol: una en Livorno, Italia, con una capacidad instalada de 80,000 ton/año, y 16


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la otra en Rouen, Francia, cuya producción de 120,000 ton/año que la convierte en la mayor del mundo (Aguilar et al., 2007).

Figura 1.6. Evolución de la producción de biodiesel en la UE (Aguilar et al., 2007).

Estados Unidos es el principal productor de biodiesel, con 25 millones de galones producidos y vendidos en el año 2003. Desde entonces, la producción y venta aumenta gradualmente, sobre todo porque el combustible está siendo usado y recomendado para los vehículos con motores TDI. En Kentucky, Griffin Industries, ha montado la más moderna planta actual de biodiesel de primera generación, que emplea aceite de soja como materia prima (Aguilar et al., 2007). I.4.2. Uso de biodiesel a nivel Latinoamericano Colombia, Uruguay y Argentina se ubican a la vanguardia en el uso y producción de biodiesel en Latinoamérica. Sin embargo, los países de esta región, Argentina principalmente, se han enfrentado a una devaluación sumada a la constante inestabilidad jurídica respecto a las medidas de fomento que se había dictado para este tipo de combustibles en su expansión inicial en el año 2000. Hoy en día se vive una nueva etapa de expansión. Se estima que existe en Argentina una capacidad instalada de producción de 50,000 ton/año de biodiesel. Los diferentes gobiernos de este país han tomado iniciativas para el trabajadodesobre impulso la actividad un marco relacionada regulado por al biodiesel una ley nacional, y en los aprobada últimos años en elseaño ha 2005. Esta ley establece como meta la inclusión de biodiesel en proporciones del 5% en todo el gasóleo comercializado en ese territorio. Existen entre 30 y 50 plantas de pequeña escala, cuyas capacidades alcanzan los 200,000 gal/año (Aguilar et al., 2007). En Perú la empresa Heaven Petroleum Operators inició su producción en una planta en Lurin, a principios del año 2006 con una capacidad de 20 millones de gal/año. Además, hay planes de construir una refinería de biodiesel cerca del Puerto Callao en Lima, con una capacidad de producción de 16.8 millones de gal/año (Aguilar et al., 2007). 17


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I.5. Comportamiento del mercado de los combustibles en México Desde el año de 1976, tras de la grave crisis económica durante el período de Luis Echeverría, el costo de la gasolina en México, resultaba bastante más elevado en México que en EUA, antes de ese año la gasolina fue significativamente más barata en México (Aguirre, 2011). Algo que es imposible de negar, es el hecho de que tras las severas crisis económicas (1947-48, 1954, 1976, 1982 y 1994-95) que ha tenido México, los diferentes gobiernos en turno, utilizaron el precio de la gasolina, como medio de elección preferente, que les ayudara a equilibrar las finanzas públicas (Aguirre, 2011). En los años indicados se aprecian las devaluaciones del peso y el incremento correspondiente en los precios de la gasolina: en 1949 subió de 30 a 40 centavos (viejos), 33%; en 1954 de 40 a 55 centavos, 37.5%; en 1976 después de 22 años de precio estable, subió de 55 centavos a $3.00, 445% y en 1983 subió de $3.00 a $4.10, 32.5%, apenas el primer escalón de un ascenso en los precios al ritmo incontenible de la inflación de la época. El último salto brusco se dio en 1995 al pasar de $1.35 a $2.24 pesos (nuevos), un salto del 73%. Es evidente que estos aumentos de precios siempre fueron muy por arriba del crecimiento inflacionario y los ciudadanos se vieron obligados a pagar durante muchos años precios significativamente más altos que los que regían a nivel internacional (Aguirre, 2011). En la Figura 1.7 se muestra como ha sido la tendencia de los precios de las gasolinas ($/litro) Magna y Premium y el diesel de petróleo en el periodo de 2007 a 2011 en México, y es visible el comportamiento de crecimiento sostenido de precios que se ha tenido.

Figura 1.7. Evolución de los precios de las gasolinas y el diesel en México (Fiscalito, 20072011). 18


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Aún durante 2004, 2005 y 2006, que los precios del petróleo subieron de manera alarmante, la gasolina siguió teniendo mayor precio en México (Aguirre, 2011). Durante el año 2007 la tendencia se revirtió resultando por primera vez en 17 años, la gasolina más barata en México que en EUA (Aguirre, 2011). Poco duró el gusto dado que la crisis mundial provocada por EUA en 2008, trajo consigo una grave desaceleración económica que condujo los precios del petróleo a niveles muy bajos, cerrando el precio de la gasolina en EUA, en precios cercanos a 45 centavos de dólar por litro (Aguirre, 2011). Sin embargo, en México para 2008 se decretó, de todas formas, un aumento de 2 centavos mensuales que representaría que a fin de año costaría $7.25, con un aumento de sólo 3.4%. Pero no fue así, la gasolina Magna cerró el año 2008 con un aumento de 71 centavos, que equivalió prácticamente a un 10.1%, mientras que la inflación para el mismo período fue de 6.53%. Como puede observarse, una vez más, el gobierno en turno subió los precios de la gasolina por arriba de la inflación, a pesar de la crisis y la coloco más de 20% arriba que en EUA a fines de 2008. Esto fue grave, pues 2008 fue un año crítico, con sueldos bajos y pérdida de empleo y como se vio, las finanzas de los gobiernos se mantuvieron sanas a costa de los contribuyentes cautivos, que deben comprar los combustibles provenientes del monopolio oficial, al precio que lo fijen. En EUA de acuerdo a la economía de mercado que rige los precios de los combustibles, la gasolina bajó y en México en medio de la crisis, la gasolina subió por arriba de la inflación (Aguirre, 2011). El razonamiento del Gobierno Federal que relaciona los incrementos de precio de la gasolina con el subsidio que aplica a las gasolinas importadas no es válido. Tan solo basta con ver un análisis de los totales de importaciones y exportaciones de productos petrolíferos desde 1938 y se puede encontrar que en 2008, el superávit fue de casi US$27,000 millones. El segundo más alto de toda la historia (Aguirre, 2011). La política de precios del Gobierno Federal, actualmente no tiene pies ni cabeza y los aumentos se están determinando de acuerdo con las expectativas del mercado, situación que causa desazón entre los consumidores. Curiosamente añosdeanteriores precio de lasin gasolina en México setanto vino ajustando mesen a mes acuerdo el a la inflación, excederla, mientras actualmente, no se sabe hasta qué precio habrá de llegar (Aguirre, 2011). Para el mes de abril de 2011, la gasolina Magna tuvo 4 aumentos de 8 centavos. Equivalen a 32 centavos en 4 meses o sea 96 centavos anuales. El incremento anualizado a este paso sería de casi el 11%, cuando las expectativas de inflación anualizada son menores del 4%, más del doble de la inflación (Aguirre, 2011). En 2010 el incremento anualizado fue de los mismos 96 centavos, esto es el 12.3%. inflación del 4.4%, lo tantode el 2010. porcentaje de la gasolinaLasubió 2.75fue veces el de laporinflación Ya nodeseincremento trata de que la 19


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gasolina sea más cara o barata que en EUA, se trata de que el poder adquisitivo en general, no puede ser comparable en ambas economías (Aguirre, 2011). En teoría y por ser un país productor, México debiera conservar precios bajos de losnocombustibles muchoexcusa ajustarlos la inflación anual. Esto sucede así yy cuando dando como que de se acuerdo tiene quea importar gasolina cara (lo cual no es culpa de los ciudadanos sino de los gobiernos actuales y pasados), se traslada el subsidio a los consumidores finales y se establece una política de precios creciente, de acuerdo a un programa establecido para ello (Aguirre, 2011). I.5.1. Caso diesel en México El autotransporte terrestre de carga y pasajeros son el tipo de transporte con mayor consumo de diesel; teniendo un consumo creciente que se elevó de 261,900 b/día en 2005 a 300,100 b/día en 2007. En cambio, los consumos de diesel para los transportes marítimo y ferroviario se mantienen en niveles muy bajos, como manifestación de su desarrollo estancado (Sarmiento, 2009).

Figura 1.8. Importaciones y exportaciones de diesel, 1997-2007 en México (Sarmiento, 2009).

Según la más reciente prospectiva de petrolíferos de la SENER, la demanda de diesel en el autotransporte se incrementó 36.2% de 2002 a 2007, lapso en el cual el parque vehicular a diesel en el país se incrementó de 576,700 a 885,800 unidades. La prospectiva señala que el ritmo de crecimiento de estos automotores fue mayor que los vehículos a gasolina, como reflejo de las ventajas que ofrecen esos motores ya que dada la potencia de los motores a diesel respecto a los de gasolina, su capacidad les permite mayores escalas tanto en el transporte de carga como en el de pasajeros a un menor costo, lo que les otorga una importante alternativa de selección respecto a losa motores de gasolina y sustituyendo en forma importante al parque vehicular gas LP, 20


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ocasionando así que este segmento de automotores a diesel adquiera cada vez mayor relevancia (Sarmiento, 2009). A pesar de ser México un país productor de petróleo, debido a que no se ha incrementado la capacidad de refinación en la misma relación en que se ha elevado demanda para de combustibles, sido necesario vez mayores lacantidades satisfacer los ha requerimientos de importar gasolinascada y diesel (ver Figura 1.8). La importación de diesel fue de 52,700 b/día en el 2007, cifra que equivale al 17.5% del consumo nacional (Sarmiento, 2009).

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Capitulo II. Costos de biodiesel, mercados viables y disponibilidad de materias primas a nivel Nacional II.1. Estado actual de los mercados de biodiesel A diferencia de deutilizar otros productos combustibles, los como biocarburantes presentan particularidad vegetales materia prima. Esto es la la causa de que sea preciso tener en cuenta las características de los mercados agrícolas, junto a la complejidad que ya de por sí presentan los mercados energéticos. En este sentido, hay que destacar que el desarrollo de la industria de los biocarburantes no depende principalmente de la disponibilidad local de materia prima, sino de la existencia de una demanda suficiente. Al asegurar la existencia de una demanda de biocarburantes, el desarrollo de su mercado puede aprovecharse para potenciar otras políticas como la agrícola, favoreciendo la creación de empleo en el sector primario, la fijación de población en el ámbito rural, el desarrollo industrial y de actividades agrícolas, y reduciendo a la vez los efectos de la desertización gracias a la plantación de cultivos energéticos (García y García, 2007). II.1.1. Temas clave para los países de ALC EUA es el principal productor global de bioetanol seguido por Brasil, países que en conjunto concentran el 85% de la producción global. En el caso del biodiesel, el líder global indiscutido es la UE. Así en los países de la región, más allá de Brasil que posee una larga experiencia en la producción de bioetanol y cada vez más en biodiesel, sólo Colombia (bioetanol y biodiesel) y Argentina (biodiesel) poseen hoy en día desarrollos significativos en su industria de biocombustibles. La participación del resto de los países de ALC prevalece muy modesta. Al igual que a nivel global, el desarrollo del mercado del biodiesel en los países de ALC se encuentra en una etapa aún más inmadura que la del bioetanol, y el desarrollo de los combustibles de segunda generación, se encuentra de momento relegado a los países industrializados (Duffey, 2011). II.1.2. Oportunidades de exportación El mercado global actual ofrece oportunidades de exportación ya que los grandes consumidores (EUA,deUE, China e local, India)tendencia no poseen la capacidadpaíses para abastecer la totalidad su demanda que se acentuará en el futuro. Actualmente sólo Brasil posee capacidad de abastecer la demanda interna y externa de bioetanol, situación que se mantendría en el futuro. En cuanto al biodiesel, sólo Argentina y en menor medida Colombia, han sido capaces de desarrollar una industria exportadora. Sin embargo, el desarrollo de una industria exitosa orientada a la exportación en el futuro dependerá crucialmente de la capacidad efectiva de los países para expandir su oferta en forma eficiente. Ello implica ser capaces de producir en concordancia con los estándares técnicos relevantes en los mercados importadores. Asimismo, requiere del desarrollo de la infraestructura de transporte y vial adecuada para alcanzar los mercados exportadores. Más aún, terrestre la existencia de barreras arancelarias, especialmente a las 22


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exportaciones de Brasil, y las especificaciones técnicas y ambientales seguirán actuando como barreras a las exportaciones mermando las oportunidades subyacentes en el mercado externo. Los países de la región se pueden beneficiar de la experiencia de países como Brasil, que es el líder indiscutible en la producción y comercialización de bioetanol. En efecto, la estrategia de Brasil, formay paralela su propia capacidad de oferta, ha sido ofrecer en bienes servicios aa expandir otros países para que desarrollen su capacidad productiva, lo cual, más allá de asegurar una futura oferta a la demanda internacional, le ha reportado una importante fuente de nuevos negocios tanto o más importante que las exportaciones mismas de bioetanol (Duffey, 2011). La firma de acuerdos comerciales de países de la región en la medida que hagan las preferencias permanentes o bien establezcan nuevas preferencias, podrían dar mayor seguridad en el acceso al mercado (Duffey, 2011). II.1.3. Situación de los costos y capacidad de producción Los costos de producción surgen como un tema crítico. Si bien las tecnologías de primera generación se encuentran bien establecidas, la competitividad de los biocombustibles es hoy fuertemente cuestionada y sólo la producción de bioetanol en base a caña de azúcar en Brasil es competitivo frente a la gasolina. En el resto de los países, su viabilidad actual, y su continuidad en el futuro, depende de los precios del petróleo y de la existencia de subsidio fiscal. Más allá de lo que ocurre en el mercado del petróleo, el mercado de los biocombustibles se ve también fuertemente influenciado por los acontecimientos que ocurren en el mercado agrícola, ya que los costos de los cultivos energéticos son el punto de costos más importante. Ambos mercados, el del petróleo (y energético en general) y el agrícola, constituyen mercados altamente distorsionados, por lo que al vincularlos se adicionan riesgos adicionales. Entre más aumente el precio del petróleo mayor es el vínculo entre ambos mercados. Adicionalmente, la capacidad de producir coproductos y establecer una industria en base al concepto de biorefinería, también surge como tema clave para dar viabilidad económica al mercado (Duffey, 2011). II.1.4. Estado de los mercados de biocombustibles de segunda generación Las proyecciones indican un rol muy importante para los biocombustibles de segunda generación países de la región irse preparando para poder participar ydeloseste desarrollo. Ello nodeesALC deben trivial, ni posiblemente una opción inmediata para todos los países, debido a los grandes montos de inversión de capital requeridos, el bajo nivel de madurez de la tecnología y las fuertes diferencias existentes en las capacidades de innovación a nivel de los países de ALC. Nuevamente la cooperación regional entre aquellos países más adelantados como es Brasil (o bien con otros países en otras regiones) y aquellos menos adelantados aparece como un elemento importante (Duffey, 2011).

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II.1.5. Desarrollo del mercado global de los biocombustibles Los primeros esfuerzos en la producción de biocombustibles se remontan al comienzo de la industria automotriz. Sin embargo, estos impulsos fueron rápidamente reemplazados por la gasolina como el combustible de preferencia debido a sus bajos precios, situación que acontinuó hasta laacrisis del petróleo los gobiernos explorar fuentes en la década del 70’s, la cual incentivó alternativas de combustible (Duffey, 2011). En 1975 el gobierno brasileño lanzó el PROALCOOL que es un programa para reemplazar la gasolina importada por bioetanol producido en base a caña de azúcar cultivada localmente. Fue sólo entonces que los biocombustibles comenzaron a ser vistos como una alternativa seria para competir con la gasolina en el transporte. Sin embargo, con el fin de la crisis del petróleo (entre fines de los 70’s y comienzos de los 80’s) y la consecue nte caída en su precio (ver Figura 2.1), el interés en los biocombustibles también disminuyó (Duffey, 2006). Desde inicios de la presente década los biocombustibles han adquirido un renovado interés a nivel mundial, lo cual se ha reflejado en una rápida expansión de su mercado. Entre las principales y quizás más tradicionales razones de los gobiernos en dar este nuevo impulso al desarrollo de los biocombustibles, se encuentra una mayor seguridad energética con una disminución de las importaciones de combustibles fósiles y el consecuente ahorro en divisas; ello especialmente, bajo el contexto del aumento sostenido del precio del petróleo experimentado hasta mediados de 2008, previo a la crisis financiera y económica mundial, tendencia que se ha retomado en el último año (ver Figura 2.1). Otro objetivo estratégico tradicional tras su promoción son las posibilidades que surgen para capturar oportunidades de desarrollo rural, las cuales se desprenden a partir de las primeras experiencias con biocombustibles en Brasil, la UE y EUA. Sin embargo, lo que hoy marca la diferencia con respecto a los impulsos anteriores, es la promoción de los biocombustibles como una alternativa para la mitigación de GEI frente al uso de los combustibles fósiles, permitiendo a los países cumplir con los compromisos de reducción de GEI adquiridos bajo el Protocolo de Kioto, compromisos que serían profundizados bajo un nuevo acuerdo post-Kioto (Duffey, 2011). Actualmente losenbiocombustibles constituyendebido una opción sería para competir con el petróleo el sistema de transportes a que las tecnologías para producir biocombustibles de primera generación están bien desarrolladas y disponibles en muchos países. El bioetanol y el biodiesel pueden ser mezclados con los derivados del petróleo (gasolina y diesel) a los que sustituyen y pueden usarse en motores de combustión tradicionales con mezclas que contengan hasta un 10% de biocombustible sin la necesidad de modificar el motor. La tecnología de los FFV está lo suficientemente desarrollada como para permitir una introducción gradual de biocombustibles en cualquier país del mundo (Coelho, 2005), considerando que estos pueden funcionar con cualquier mezcla de biocombustible, desde petróleo puro hasta aquellas que contengan un 85% de biocombustible. Por ejemplo, al año 2008 24


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un 89% de los autos vendidos en Brasil eran FFV explicando en gran medida el fuerte crecimiento de la demanda interna (Biotop, 2009b).

Figura 2.1. Precio histórico del petróleo, 1970-2010 (en Estados Unidos) (Duffey, 2011).

El alto nivel alcanzado por los precios del petróleo durante años recientes, tendencia que se vio temporalmente estancada debido a la crisis financiera global de 2008, han dado un nuevo impulso a la producción. Los ambiciosos objetivos de política reflejados en metas de penetración para los biocombustibles en el transporte en numerosos países, entre otros instrumentos, reflejan un nuevo optimismo acerca de su potencial (Duffey, 2011). II.1.6. Tendencias en la producción global de biodiesel y bioetanol Los biocombustibles líquidos de primera generación poseen una tecnología madura y están hoy disponibles comercialmente. Como muestra la Figura 2.2, desde el año 2000 su producción ha crecido a un ritmo anual de 10% y durante el año 2009 se estimó que la producción de biocombustibles alcanzó un total de 90,187 millones de litros, de donde el 82% y 18% corresponden a bioetanol y biodiesel, respectivamente. Se estima que durante el año 2008 los biocombustibles transporte mundialrepresentaron (Duffey, 2011).el 1.5% de los combustibles en el sector La leve desaceleración que se aprecia en la tasa de crecimiento durante 2008 y 2009 (ver Figura 2.2), se explica, principalmente, en las menores inversiones en plantas de biocombustibles debido a restricciones en el acceso a los subsidios fiscales, producto de la crisis global, fuertes aumentos en el precio de las materias primas experimentados entre 2006 y 2008, bajas en el precio del petróleo y una menor demanda, todo lo cual se combinó afectando negativamente la competitividad de los biocombustibles frente a los combustibles fósiles. Asimismo, han surgido preocupaciones respecto de su posible la seguridad y sobre el medio ambiente, los que sonimpacto tambiénsobre factores clave quealimentaria afectan negativamente las decisiones de 25


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inversión en el sector. Por lo mismo, esta baja en las inversiones y en la producción fue más marcada para el biodiesel (especialmente en base a canola o colza) que para el bioetanol. Y para este último, se dio más fuertemente para el bioetanol en base a maíz. Ello debido a que son los tipos de materias primas que se han vinculado más fuertemente con impactos ambientales y alimentarios negativos. en Numerosos proyectos de biodiesel en base a Jatropha curcas , especialmente África, también se vieron pospuestos a causa de la caída en el precio del petróleo (Duffey, 2011).

Figura 2.2. Producción anual de biocombustibles, 1975-2010 (Duffey, 2011).

II.1.7. Producción de biodiesel Si bien la tecnología para la producción de biodiesel está bien establecida desde hace tiempo, su producción a gran escala comenzó sólo durante los 90’s, especialmente en la UE. Desde entonces la producción ha aumentado

fuertemente, especialmente desde el año 2000, alcanzando un récord estimado en 20 mil millones de litros en el 2010 (ver Figura 2.3) (Duffey, 2011). La producción de biodiesel a nivel global, es relativamente pequeña comparándola con la del bioetanol y su mercado se centra en unos pocos países. Del total proyectado para el 2010, casi dos tercios del biodiesel se produjo sólo en cinco países: EUA (14.3%), Argentina (13.1%), Alemania (12.6%), Francia (12%) y Brasil (9.7%), tal y como se presenta en la Figura 2.4. Entre otros productores importantes de biodiesel se encuentran Tailandia, Malasia y Colombia. Además, existen numerosos países en el mundo que cuentan con programas para fomentar la producción y uso del biodiesel, entre los cuales existen algunos que se encuentran en inicios de su comercialización o aún en fases de desarrollo (Duffey, 2011).

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Figura 2.3. Producción anual de biodiesel, 1991-2010 (Duffey, 2011).

Figura 2.4. Principales países productores de biodiesel, estimación para 2010 (Duffey, 2011).

Tradicionalmente la producción de biodiesel de la UE se realizaba en base a canola (50%) y aceite de soya (40%). No obstante, la fuerte competencia que el uso del aceite de canola para fines energéticos significó para el sector de alimentos se reflejó en un dramático aumento en su precio y comenzó a ser reemplazado por aceite de soya, de girasol y aceite de palma, aunque en pequeñas cantidades. Por de otro lado, elenaceite soyaEUA, es la se prefiere para la producción biodiesel paísesde como en carga dondeque el 40% de la producción de biodiesel proviene de este tipo de cultivo, Brasil (cultivo que abarca el 80% de la producción) y Argentina (el 100% del biodiesel argentino proviene de soya). El aceite de palma es la carga de mayor contenido energético y es la primera opción en países donde se cultiva palma aceitera como Indonesia, Malasia y Tailandia en Asia y Colombia en América Latina. En su totalidad, el biodiesel corresponde aproximadamente a un 2% de la producción mundial de aceite vegetal (Johnston y Holloway, 2006). En cuanto a Latinoamérica y el Caribe, además de Brasil, los países que producen cantidades importantes biodiesel respecto en del lamercado mundial son Argentina, Colombia y Perúdecomo se presenta Tabla 2.1. No 27


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obstante, en todos estos países la producción es bastante reciente (Duffey, 2011). México, produce una cantidad limitada de biodiesel debido a restricciones en el uso de los cultivos (Duffey, 2011). Tabla 2.1. Países productores de biodiesel América Latina y el Caribe, 2009 (Duffey, 2011). País

Materia Prima

Argentina

Soya, Girasol, Colza, Cártamo, Maní, Ricino, Jatropha, Coco mbocayá, Grasa Animal, Aceites vegetales reciclados Soya Soya, Girasol, Colza, Algodón, Ricino, Jatropha, Palma aceitera, Babasú, Nabo forrajero, Grasa animal, Aceites vegetales reciclados Girasol, Colza, Cártamo, Ricino, Jatropha, Grasa animal, Aceites vegetales reciclados, Algas Palma africana, Maíz Palma africana Palma africana Palma africana Palma africana Soya, Girasol, Colza, Maní, Algodón, Sésamo, Ricino, Jatropha, Coco mbocayá, Tung, Grasa animal, Aceites vegetales, reciclados Palma africana Soya, Girasol, Colza, Algodón, Ricino, Grasa animal, Aceites vegetales reciclados

Bolivia Brasil

Chile Colombia Costa Rica Ecuador Guatemala Honduras Paraguay

Perú Uruguay Total

Producción (millones de litros) 1,340.46

Consumo (millones de litros) 29.01

0 1,608.00

0 1,564.88

0

0

330.76 0 0 0.58 1.16 5.80

319.16 0 0 0.58 0.58 5.80

69.63 5.22

104.45 5.22

3,361.61

2,029.68

II.1.8. Comercio de biodiesel El comercio de cultivos energéticos clave para su producción es donde se evidenciaron los signos más tempranos de su impacto. La comercialización de los aceites vegetales en todos sus usos, ha crecido significativamente, especialmente para dos tipos de aceite: el aceite de soya y el aceite de palma (Zarrilli, 2006). Sin embargo, mientras que acontecimientos recientes en el mercado del biodiesel no han tenido un impacto en la comercialización del aceite de soya, hay signos de mayor impacto en la comercialización del aceite de palma. Por ejemplo, la UE, actualmente el mayor consumidor de biodiesel, importa aceite de colza de la zona del Mar Negro, aceite de soya desde Argentina, Brasil y EUA, y aceite de palma desde Malasia (Jank et al., 2007). La 2.5 presenta los principales exportadores netos, adonde se aprecia el rol Figura primordial de Argentina (con biodiesel en base aceite de soya) participando con el 58% de las exportaciones. Cabe señalar que Argentina se 28


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convirtió en un productor y exportador de biodiesel importante sólo en el año 2008, aprovechando las ventajas globales que posee en la producción de soya y aceite de soya (tercer exportador después de EUA y Brasil). Argentina posee un total de 28 plantas comerciales totalmente orientadas a la exportación de biodiesel al 2011, con ventas externas por US$1,900 millones. Además de Argentina, surgen los(Duffey, EUA, Malasia países exportadores 2011). e Indonesia como otros de los principales En el caso de ALC, más allá de Argentina, sólo destaca Colombia, que produce y exporta biodiesel en base a aceite de palma. Brasil, pese a su fuerte posición exportadora en el mercado de la soya, destina la totalidad de la producción de biodiesel al consumo interno (Duffey, 2011).

Figura 2.5 Exportadores netos de biodiesel, 2009 (Duffey, 2011).

En relación a los principales importadores de biodiesel, la Figura 2.6 establece que la UE es, por mucho, el principal importador neto de biodiesel junto a Japón (Duffey, 2011).

Figura 2.6. Importadores netos de biodiesel, 2009 (Duffey, 2011). 29


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El comercio de biodiesel también se ve afectado por barreras comerciales. Más allá de la existencia de tarifas, es la existencia de subsidios y barreras técnicas, que surgen como las principales barreras comerciales. Al igual que con el bioetanol, la proliferación de diversos estándares para asegurar la sustentabilidad de los biocombustibles, arriesga la aparición de nuevas barreras al comercio (Duffey, 2011). II.1.9. Tendencias en políticas y regulación a nivel general En la Tabla 2.2 se muestran las principales características de las políticas de biocombustibles y que tipo de política son (de requerimientos cuantitativos, cualitativos o incentivos financieros). Tabla 2.2. Principales características de las políticas de biocombustibles, 2007 (OECD, 2007). Tipo de política

Agente económico o actividad afectada directamente por la política Producción de biomasa

Requerimientos cuantitativos Requerimientos Obligaciones de cualitativos tierras retiradas de producción con autorización para la producción de biocombustibles Incentivos Pago de cultivos financieros energéticos

Medidas generales de apoyo agrícola

Producción de biocombustibles

Uso de biocombustibles Obligaciones de mezclas

Comercialización biocombustibles de Cuota de importación Estándares de combustibles

Ayuda a la inversión /

Concesiones tributarias para

Tarifas de importación

créditos fiscales para plantas de producción Subsidios para préstamos

combustibles

Estándares de combustibles (ej. contenido de oxígeno)

Investigación pública en procesos de conversión

Concesiones tributarias para la venta de vehículos compatibles con biocombustibles Investigación pública en desarrollo de motores

II.1.10. Tendencias en políticas y regulación en ALC A excepción de la experiencia de Brasil y algunos casos puntuales y a menor escala de los países de la Iniciativa de la Cuenca del Caribe, el desarrollo de los biocombustibles en los países de ALC es muy reciente. En efecto, considerando la exitosa experiencia brasileña y el alza en los precios del petróleo desde comienzos de la presente década, la región ha comenzado a promover agresivamente el desarrollo endógeno de industrias de biocombustibles con el fin de satisfacer objetivos de políticas claves, tales como seguridad energética, reducción de importaciones de combustibles fósiles y promoción del desarrollo rural. Ello se ha reflejado en la fijación de 30


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metas, sean obligatorias e indicativas para los biocombustibles en las mezclas de combustibles fósiles para el transporte, así como otros instrumentos de incentivo (Duffey, 2011). En la Tabla 2.3 se describen brevemente las políticas más destacadas para la promoción de los biocombustibles en los principales países de ALC. Tabla 2.3. Resumen de los principales instrumentos de apoyo a los biocombustibles en ALC (Biotop, 2009a). País Argentina Bolivia Brasil Chile Colombia

Instrumento Amortización acelerada; Devolución anticipada de IVA; Exención de la Tasa de infraestructura Hídrica. No aplica a exportaciones. Exoneración Impuesto específico; Exoneración del 50% del total de la carga impositiva. Exenciones tributarias diferenciadas; Sello "Combustible Social"; Exclusión del impuesto a los Productos Industriales.

Nicaragua

Exención de I&D. Impuesto Específico a Combustibles; Financiamiento Consorcios Exención tributaria producción y uso final; Creación de zonas francas para producción de diferentes insumos; Créditos blandos a la inversión; Subsidios FFV. Proyectos piloto; Fondo FEISEH para impulsar proyectos de inversión en hidrocarburos. Exenciones de impuestos. Exención de impuestos y exoneración. Desarrollo de normas y procedimientos de producción y consumo. Promueve producción de insumos (agropecuarios, forestales, algas, procesos biotecnológicos y enzimáticos); Exención del IVA. Programa de Producción de Biocombustibles.

Paraguay Perú Rep. Dominicana Uruguay

Beneficios en laa producción deybiocombustibles. Promoción impositivos de inversiones la producción comercialización. Incentivos a I&D en proyectos de fuentes de energía renovable; Exención del 100% de los impuestos. Exoneración total o parcial de impuestos a combustibles fósiles.

Ecuador El Salvador Guatemala Honduras México

El marco normativo mexicano para la promoción de biocombustibles es muy reciente y está aún en desarrollo. Viene principalmente dado por la Ley DOF 01-02-2008, que busca promocionar y desarrollar los bioenergéticos para ayudar a la diversificación energética y el desarrollo sustentable. Asimismo, promueve la producción de insumos para los biocombustibles que provengan del sector agropecuario, del sector forestal, mediante algas, o procesos biotecnológicos y enzimáticos. Además, otorga incentivos como la exención del IVA (Duffey, 2011). II.2. Costos del biodiesel en el mercado II.2.1. Consideraciones generales La producción mundial de biodiesel 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, alcanzando en el año de 2003, los 5,770 millones de galones (SENER, 2006). 31


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II.2.2. Selección de cultivos para materia prima (evaluación para México) La primera especie seleccionada por su gran eficiencia y productividad en el trópico húmedo y subhúmedo, así como la gran superficie que la puede alojar en nuestro país y que hoy no necesariamente es tierra de cultivo, lo es la Palma La segunda, es la Jatropha L. óypiñoncillo, por su Africana. adaptación a condiciones difíciles curcas de suelo clima, suseleccionada rusticidad y capacidad de mejorar los suelos. Como tercer cultivo, el Frijol de Soya (que aunque es un cultivo comestible en México, con la ayuda de las políticas adecuadas se tendría una producción en tierras marginales y se podría usar como un cultivo de reserva para alguna crisis energética futura) porque en su producción de temporal, se podrían en un futuro próximo, cultivar amplias superficies, hoy prácticamente marginales (SENER, 2006). Para el desarrollo de la palma africana con propósitos de biodiesel, la región seleccionada es: Pacífico sur, específicamente áreas como el Soconusco en los municipios de Acapetahua, Acocoyahua y Mapastepec (SENER, 2006). Para el caso de la Jatropha, se considera la región Peninsular, específicamente en lo que fue la Zona Henequenera de Yucatán (SENER, 2006). En lo que se refiere a la soya, se analiza su cultivo en la región Huasteca, de los estados de Tamaulipas, Veracruz y San Luis Potosí (SENER, 2006). II.2.2.1. Palma Africana Es una planta del trópico húmedo, que se considera la mejor opción para las tierras bajas de las regiones tropicales y ayuda a prevenir la erosión (SENER, 2006). Existen en el país, “alrededor” de 2.5 millones de Ha con buen potencial para

su cultivo, localizadas en los estados de Chiapas, Campeche, Guerrero, Michoacán, Oaxaca, Quintana Roo, Tabasco y Veracruz (SENER, 2006). En el año 2004, se encontraban bajo cultivo en México, 36,374 Ha, en Chiapas, Veracruz, Campeche y Tabasco, de las cuales 30,603 Ha son de temporal, destacando los rendimientos de Chiapas con un poco más de 18 trff/Ha y un precio medio rural de $628/trff (SENER, 2006). Es oportuno mencionar que en otros países de América como en Costa Rica, con nuevas variedades y desde luego mejor tecnología de producción que la nuestra, se cosechan de 38 a 40 trff/Ha por año, que se traducen en 9.8 ton de aceite con los que se pueden producir 12,302 litros/Ha de biodiesel (SENER, 2006). La producción mundial de aceite de Palma en el ciclo 2003-04, se pronosticó en 28.77 millones de toneladas. Este pronóstico para 2004-05 fue de 30.4 millones de toneladas, siendo los principales productores Malasia e Indonesia (SENER, 2006). 32


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En la Tabla 2.4 se muestra el resumen de la producción de aceite en algunos países de América en el periodo 2004-05. Tabla 2.4. Países en América que destacan por su producción de 2004-05 (SENER, 2006). País Ecuador Costa Rica Brasil Honduras Guatemala Venezuela

Aceite 262,000(ton) 189,000 149,000 144,000 92,000 85,000

Se proyectó un precio para el aceite crudo en el ciclo 2004-05 de $5,428/ton. En México en el año de 2003, la superficie sembrada era de 29,167 Ha y la superficie cosechada produjo 217 mil trff. El precio medio rural por tonelada fue de $731, es decir $103 más que el pagado a los agricultores del Soconusco en el año de 2004 (SENER, 2006). II.2.2.1.1. Condiciones ambientales Suelo: este cultivo requiere que existan suelos profundos y bien drenados, con pH de 4 a 7, como son los cambisoles, vertisoles y acrisoles. En cuanto a los suelos, estos también presentan una variación muy fuerte, así tenemos que en el estado de Campeche, podemos encontrar desde rendzinas de texturas arcillosas con topografía plana y escarpada en la zona Sabancuy-Escárcega hasta suelos planos y profundos de textura arcillosa y franca como son los luvisoles y gleysoles de la región Aguacatal y Palizada. En cuanto al estado de Chiapas, podemos encontrar suelos de las series luvisoles y regosoloes con texturas francas y franca arenosa, de topografía plana y ligeramente inclinada; finalmente en los estados de Tabasco y Veracruz, tenemos suelos tanto luvisoles como acrisoles de texturas francas y topografía plana (SENER, 2006). Clima: debido a la temperatura y humedad que requiere este cultivo el clima propicio para su desarrollo es el cálido húmedo y cálido subhúmedo (SENER, 2006). Precipitación: es un cultivo que requiere de grandes cantidades de agua por lo que la precipitación pluvial idónea es de 1800 mm bien distribuidos durante todo el año. El cultivo de palma de aceite se encuentra establecido en la región climática del trópico húmedo, en donde los volúmenes de precipitación son muy importantes y varían ampliamente de una zona a otra, así tenemos que en el estado de Campeche, esta va desde los 1200 mm en la parte centro-sur, mientras que en el sursureste esta es de 1800 mm anuales, por otro lado en el estado de Chiapas, esta varía de 2000 mm en la parte del Soconusco en la zona costera hasta más de 2400 mm en la zona Selva en la región de Palenque. Una de las regiones de mayor precipitación, es la zona del 33


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Golfo, que comprende a los estados de Tabasco y Veracruz, en donde pueden llegar a ser mayores a los 2400 mm anuales (SENER, 2006). Temperatura: lo ideal para este cultivo es una temperatura media de 22°C a 28°C (SENER, 2006). Altitud: la altitud requerida por el cultivo es de hasta los 400 m sobre el nivel del mar (SENER, 2006). II.2.2.1.2. Tipología de productores A principios del año 2003, de acuerdo al padrón nacional de productores, existían un total de 7,325, de los que el 96 % correspondían al sector social y el 4 % al sector privado. Del total de productores, el estado de Chiapas tiene el mayor número, con 3,246 que corresponde al 44 %; el estado de Veracruz con 2,469 con el 34 %; Campeche con 900 que corresponden al 12 % y finalmente se encuentra Tabasco con 710 productores que equivale al 10 % (SENER, 2006). La mayoría de los productores están organizados en diferentes formas jurídicas entre las que se pueden mencionar, Sociedades de producción Rural, Sociedades de Solidaridad Social, Asociación Agrícola de productores de Palma y Sectores de Producción Rural, finalmente, existe una pequeña proporción de productores libres, los cuales están en proceso de incorporación a alguna de estas organizaciones. En Campeche existe una organización llamada Unión de Palmicultores del Milenio, formada por 15 SPR. En Tabasco, se encuentran las Asociaciones Locales de Productores de Aceite de Tenosique, BalancánAgrícolas y Jalapa. En Veracruz, están de las Palma Uniones Estatal de Palma de Aceite de Veracruz y Regional de Productores de Aceite de Palma (SENER, 2006). II.2.2.1.3. Generación de empleos De acuerdo a las estimaciones hechas en las zonas de producción, se considera que se pueden generar hasta 50 empleos/Ha por año, por lo que si se considera que la superficie establecida al 2003 fue de 29,167 Ha, se estarían generando un total 1,458,335 empleos, esto sin considerar las maniobras de los acarreo, que corre la mayoría de casoslabor (SENER, 2006).por cuenta de la empresa extractora, en II.2.2.1.4. Eslabón de industrialización Las oleaginosas han mostrado un reducido crecimiento en México como para ser importantes en la sustitución de importaciones de semillas; por lo que éstas continuarán siendo base para el uso de la capacidad instalada de la industria (SENER, 2006). La industria aceitera de palma está compuesta tanto por extractoras como refinadoras. En el caso de las plantas extractoras de aceite crudo de palma, estas se localizan en los cuatro estados productores, debido a que por sus 34


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características físico-químicas debe procesarse en un lapso de tiempo muy corto. La capacidad instalada conjunta de las plantas extractoras, alcanza 70 trff/hr, encontrándose estas instalaciones industriales principalmente en el estado de Chiapas, pero también se cuenta con ellas en Veracruz, Campeche y Tabasco. Sólo una de estas agroindustrias pertenece al sector social y también es destacar que como siete de nueveeninstalaciones en oportuno los años 2001 al 2004, se las muestra la Tabla 2.5 iniciaron (SENER,actividades 2006). Tabla 2.5. Plantas extractoras de aceite de palma en el sureste mexicano (SENER, 2006). Extractora

Municipio

Estado

LA LIMA

Villa Comaltitlan Acapetahua Mapastepec Acapetahua

BEPASSA AGROIMSA PROPALMA S.A. PALMA TICA DE MEXICO AGROIPSA S.A. CIA. ACEITERA CAMPECHANA ACEITES DE PALMA SOCIEDAD DE PRODUCTORES DE PALMA

Chiapas

Capacidad (trff/hr) 2

Inicio de Sector actividades 1970 Privado

Chiapas Chiapas Chiapas

6 10 10

1995 2001 2002

Social Privado Privado

Palenque Palenque Escárcega

Chiapas 10 Chiapas 8 Campeche 8

2004 2004 2003

Acayucan

Veracruz

10

2003

Privado Privado Privado/ Social Privado

Jalapa

Tabasco

6

2003

Privado

II.2.2.1.5. Análisis económico sustantivo La vida útil económica de la palma africana que se tomó para este trabajo fue de 23 años, con 21 años de producción que se inicia a los 3 años de plantada. La producción acumulada en su vida útil alcanzó 433 ton/Ha, con un promedio de 20.64 toneladas de cosecha por año (ver Tabla 2.6) (SENER, 2006). El valor al 2006 de este volumen de cosecha se elevó a $271,924/Ha con una media de valor anual de ingreso bruto de $11,823/Ha (SENER, 2006). Los apoyos del Gobierno de Chiapas al cultivo de la palma, consisten en la entrega gratuita de la planta lista para ponerse en el lugar definitivo, más $2,000/Ha para la plantación (SENER, 2006). La inversión al 2006, con cargo al agricultor para establecer una hectárea de palma es de $13,543. Los gastos de mantenimiento/Ha promedian aproximadamente $5,000/año. Los de cosecha $150/ton y el acarreo de los racimos $40/ton (SENER, 2006).

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Tabla 2.6. Relación de la vida útil de la palma africana respecto a la producción anual (SENER, 2006). Edad Producción (Años) anual (trff/Ha) 34 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 Total

6.5 13.0 18.0 19.5 21.0 22.5 24.0 24.0 24.0 24.0 24.0 24.0 24.0 24.0 24.0 22.0 21.0 20.0 19.0 18.0 17.0 433.5

Así, el análisis económico referido a una tonelada y una hectárea, en la vida de la plantación se presenta como en la Tabla 2.7: Tabla 2.7. Costo de producción y acarreo por tonelada, 2006 (SENER, 2006). Costo de producción de la cosecha y acarreo por tonelada Plantación $ 13,543/433 ton = $31.28/ton Mantenimiento 23 años $115,000/433 ton = $265.59/ton Cosecha $150.00/ton Acarreo $40.00/ton Costo total por trff $486.87 Precio al agricultor por trff $628.00 Relación Beneficio-costo 1.29 Rendimiento por peso invertido 2.12

El análisis por hectárea se presentaría como se muestra en la Tabla 2.8:

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Tabla 2.8. Análisis por hectárea, 2006 (SENER, 2006). Racimos cosechados Valor acumulado de la cosecha Costo de la plantación Costo del mantenimiento acumulado Costo de la cosecha acumulada Costo del acarreo acumulado Margen: Relación Beneficio-costo Rendimiento por peso invertido Margen promedio por Ha, por año

433 ton $ 271,924 $13,543 $115,000 $64,950 $17,320 $61,111 1.29 2.12 $ 2,657.00

Una tonelada de aceite más 150 kg de etanol, producen 1,050 kg de biodiesel más 100 kg de glicerina. Considerando sólo los productos principales, tenemos que, en virtud del peso volumétrico del éster (0.9) con una tonelada de aceite se producen 1,167 litros de biodiesel. En tal razón (SENER, 2006): Costo primo del racimo de palma por litro de biodiesel: 5 (487) – 5(31) 6.80 = 1,381 1,381/ 1,167 = 1.18 Considerando el costo de extracción por tonelada de aceite crudo y abonando el valor del aceite de palma (SENER, 2006): [5 (487) + 839] – [5(31) 6.80] / 1,167 = 1.90 En donde: Rendimiento del mesocarpio de racimo de fruta fresca en aceite = 200 kg/trff. Rendimiento del aceite de palma = 31 kg /trff. Para producir una tonelada de aceite de mesocarpio se utilizan 5 trff y se obtiene también 155 kg de aceite de palma. $487 es el costo total por trff. $839 es el costo de extracción del aceite de 5 trff del mesocarpio. $6.80/kg de aceite de palma ya descontado su costo de extracción. 1,167 litros de biodiesel obtenidos con una tonelada de aceite del mesocarpio. Al comparar el precio del aceite crudo, con el costo primo de los frutos de la Palma y el costo primo incluida la extracción del aceite, queda claro que el gran margen de utilidad se obtiene en el proceso de comercialización del producto. Es por ello, que la integración de los agricultores en toda la cadena de valor agregado es lo que haría posible en condiciones competitivas la ubicación de este producto en el mercado (SENER, 2006). II.2.2.2. Jatropha Curcas L. México, en su como biodiversidad, también (SENER, alberga a2006). esta noble planta nativa del país, conocida Piñón o Piñoncillo 37


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Se le localiza en climas tropicales y semitropicales, es un arbusto-árbol que llega a medir de 1 a 8 m y se desarrolla en altitudes que van de 5 a 1,500 msnm. Crece en suelos pobres y arenosos, es resistente a la sequía y la semilla posee un importante contenido de proteína y de grasa (SENER, 2006). Se en Biodiesel. India, África, Centroamérica y en la actualidad también en México, paracultiva obtener La Jatropha se conoce en la Península de Yucatán como “Sikil -Te” y se

distribuye en Chiapas, Oaxaca, Quintana Roo, Guerrero, Hidalgo, Puebla, Veracruz, Tamaulipas, Sinaloa y Sonora (SENER, 2006).

Para el presente análisis de toman experiencias de Nicaragua, por el largo tiempo que se tiene con cultivos de Jatropha y el gran desarrollo de su agroindustria, aunque cabe señalar que en México ya hay conocimientos y experiencias sobre este cultivo. La planta empieza a producir desde el primer año, aunque con rendimientos moderados y éstos se incrementan durante los primeros cinco años y luego se estabilizan, con vida útil que puede alcanzar hasta 50 años. Se ha considerado un modelo cuya vida útil llega a 23 años con 21 de producción comercial (SENER, 2006). El rendimiento por hectárea, ya estabilizado en este modelo es de 5 tss/Ha, de los cuales 1.745 ton son de aceite y 3.255 ton de torta rica en proteína (SENER, 2006). La Región Peninsular, elegida para el presente análisis, es concretamente el noreste de Yucatán, en las áreas conocidas como “Henequeneras” en el

pasado, presenta las siguientes características (SENER, 2006): II.2.2.2.1. Medio Físico

Suelos arcillosos, poco profundos, pero ricos en materia orgánica en donde el tipo de suelos Rendzina domina sobre el Litosol. La producción de henequén ha sido de las más altas de toda el área (SENER, 2006). Las son principalmente verano (800 mm) en la época secalluvias de invierno (120 mm). LaenGeohidrología de la pero zonallueve nos muestra una profundidad del manto acuífero de 6 a 20 m y agua con altos contenidos de calcio (bicarbonatos) provenientes de la disolución de las rocas calcáreas, con valores de salinidad que van de 400 a 1,200 ppm (SENER, 2006). La clasificación del clima se expresaría como cálido, subhúmedo con lluvias intermedias, también en invierno (SENER, 2006). Los terrenos son planos, con baja altura sobre el nivel del mar y sería posible, si se planifica el modelo con altos rendimientos de semilla y calidad de ésta, introducir el riego “con manguera” a la usanza tradicional de los agricultores de

la zona, para el cultivo de sus hortalizas y frutales (SENER, 2006).

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En la Tabla 2.9 se muestra la composición de la semilla de Jatropha Curcas . Tabla 2.9. Composición de la semilla de Jatropha Curcas (SENER, 2006). Agua Grasa Carbohidratos totales Proteína Cenizas

% 6.6en peso 38.0 32.5 18.2 4.0

II.2.2.2.2. Análisis económico sustantivo En los 24 años de vida útil del proyecto, se cosecharán 102.34 tss/Ha, con una población de 1,111 plantas/Ha (3 m x 3 m), obtenida a través de semilla o de esqueje. Según se expresa en la Tabla 2.10 (SENER, 2006). Tabla 2.10. Producción de semilla seca, torta ganadera proteica, aceite y biodiesel, por año, por hectárea (durante 21 años) (SENER, 2006). Año 3 4 5 6-24 Total

Semilla kg/Ha 3,340 4,000 5,000 90,000 102,340

Torta kg/Ha 2,174 2,604 3,255 58,590 66,623

Aceite kg/Ha 1,166 1,396 1,745 31,410 35,717

Biodiesel litros/Ha 1,449 1,735 2,168 39,030 44,382

En la Tabla 2.11 se muestra el costo de la plantación y el mantenimiento de la plantación el tiempo de vida útil del proyecto. Tabla 2.11. Costo de la plantación y mantenimiento del cultivo por hectárea, en la vida útil del proyecto (SENER, 2006). Semilla Planta vivero Preparación del terreno definitivo (mano de obra) Siembra Subtotal Costo años Costo de de arreglos arreglos del del cultivo cultivo (2 (1 al al año) año) dos 21 años Cultivos y podas 21 años Combate de plagas 23 años Subtotal Cosecha de fruta fresca ($150/ton) 21 años (corte y acarreo) Flete a la Agroindustria ($30/ton) Costo total por hectárea (23 años) Costo total por kilo de nuez seca

$992 $992 $2,060 $257 $4,201 $2,000 $21,000 $13,650 $6,900 $43,550 $101,316 $20,263 $169,430 $ 1.66

En la práctica, una tonelada de nuez seca, produce 349 kg de aceite más 651 kg de(SENER, torta. Los2006). 349 kg de aceite producirán 436 litros de Biodiesel (ver Tabla 2.12) 39


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Tabla 2.12. Costo primo de biodiesel (SENER, 2006). Costo de la semilla Valor de la torta a la ganadería Costo de la materia prima a Biodiesel Costo Primo por litro de Biodiesel

$1,660 $508 $1,152 $ 2.64

II.2.2.3. Frijol soya Es una planta que prefiere para su buen desarrollo, veranos cálidos y húmedos (ver Tabla 2.13). En México, se emplea como aceite para cocinar y la pasta, coproducto del proceso de extracción, como fuente de proteína en los alimentos balanceados para el ganado. Producto muy apreciado (SENER, 2006). Sutecnología cultivo ha disminuido en México, casi ha desaparecido en la de riego y significativamente se produce de temporal, principalmente en el sur de Tamaulipas zona en la que en el año de 2004 se cultivaron 54,000 Ha (SENER, 2006). La producción nacional alcanzó en ese año, 133 mil toneladas en 89 mil hectáreas cosechadas, 80 mil de temporal y sólo 9,600 de riego, éstas también en Tamaulipas (SENER, 2006). En Chiapas (Soconusco) y en San Luis Potosí hubo siembras de temporal en 12 mil y 11 mil hectáreas respectivamente en el año del 2004 (SENER, 2006). El rendimiento medio nacional, fue de 1,500 kg/Ha. Así, resulta obligado para México comprar en el exterior, grandes cantidades de frijol soya y de pasta: del grano se importaron en el ciclo 2004-05, 3.5 millones de toneladas y se proyecta importar seis millones para el ciclo 2015-2016 (SENER, 2006). Cabe mencionar que en EUA la producción de Soya del ciclo 2004-05, fue de 85 millones de toneladas con un rendimiento de 2.84 ton/Ha. En Brasil, la superficie destinada al cultivo de la soya en el 2004, fue de aproximadamente 21 millones de hectáreas (SENER, 2006). Para el propósito del presente análisis, conviene mencionar nuevamente que México importa grandes volúmenes de oleaginosas y se puede afirmar, que la producción debe considerarse ya como marginal. En tal virtud, el cultivo de la soya para propósitos de producción de biodiesel, debería dirigirse a la promoción y desarrollo de este cultivo en áreas de temporal de la Región Huasteca, estados de Tamaulipas, San Luis Potosí y norte de Veracruz, en donde se pueden encontrar amplias superficies (más de un millón de hectáreas) muy probablemente propias en suelo y lluvia para los cultivos bioenergéticos, aún combinando soya de verano con cártamo de invierno de humedad (SENER, 2006). El campo experimental INIFAP de Cd. Cuauhtémoc, municipio de Altamira, Tamaulipas, ha encontrado muy buenas variedades, prometedoras de altos 40


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rendimientos potenciales bajo condiciones de buen temporal entendido como cantidad y distribución de la lluvia (SENER, 2006). En la zona de Altamira y parte de González, sur de Tamaulipas, con variedades de origen Brasileño, la productividad de la soya de temporal (siembras de junio) alcanza las 2 ton/Ha (al año 2006) (SENER, 2006). Tabla 2.13. Composición del grano de Soya (SENER, 2006). Agua Aceite Proteína Fibra Carbohidratos solubles Carbohidratos insolubles Cenizas

% en peso 6.0 18.0 38.0 8.0 14.0 14.0 2.0

Una tonelada de granos de soya con 6-8 % de humedad, al procesarse, produce aproximadamente 200 litros de aceite y 800 kg de torta o pasta, la cual contiene del 44 al 47% de proteína, o sea alrededor de 360 kg (SENER, 2006). Los 200 litros de aceite al esterificarse con etanol y KOH como catalizador, producen 220 litros de biodiesel. En cuanto a la pasta de soya con 45% de proteína, alcanza un precio de aproximadamente $2,155/ton o sea $4.79/kg de proteína y por ello los 800 kg de pasta que se derivan de una tonelada de frijoles, aportarán un valor de $1,724, que se abonaran al costo de producción de los granos de soya, que se calcula enseguida (SENER, 2006). En la Tabla 2.14 se muestra el costo del cultivo y cosecha de la soya por hectárea, sin considerar la renta de la tierra. Tabla 2.14. Costo de cultivo y cosecha de la Soya por hectárea (sin renta de tierra) (SENER, 2006). Preparación del terreno Siembra Fertilización Labores culturales Control de plagas Cosecha Total costos directos Costos indirectos Costo total

$1,140 $845 $471 $460 $450 $410 $3,776 $936 $4,712

Tabla 2.15. Análisis económico sustantivo (SENER, 2006). Costo de producción por hectárea

$ 4,712

Rendimiento Costo de producción por tonelada Precio de venta por tonelada

2 ton/Ha $2,356 $3,000

Margen tonelada Relaciónpor Beneficio-costo Rendimiento por peso invertido

$644 1.24 1.39 41


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En la Tabla 2.15 se hace un análisis económico sustantivo de la soya. En la Tabla 2.16 se dan algunos datos de costos del biodiesel y la materia prima. Tabla 2.16. El costo primo de la Soya en la producción de un litro de Biodiesel (SENER, 2006). Costo del frijol Soya (1,000 kg) Valor de la pasta de Soya Costo de la materia prima a Biodiesel Biodiesel producido Costo Primo por litro de Biodiesel

$2,356 $1,724 $632 220 litros $2.87

En la Tabla 2.17 se muestra un resumen de los costos primos de cultivos potenciales para la producción por litro de biodiesel en México (considerando que algunos de estos son comestibles se tendrían que modificar algunas de las políticas actuales, en cuanto a la producción de biodiesel por materia prima comestible). Tabla 2.17. Resumen de los Costos Primos de cultivos potenciales para la producción por litro, de Biodiesel en México (SENER, 2006). Cultivos potenciales Palma Africana Jatropha o Piñoncillo Frijol Soya Colza Cártamo Girasol

Costos primos $ 1.18 $ 2.64 $ 2.87 $ 5.08 $ 7.55 $ 4.08

II.2.3. Costos e impactos en otros países del mundo Más allá de los respectivos costos económicos domésticos de estas políticas, también se ha alertado de los impactos y distorsiones que éstas pueden crear en otras partes del mundo. Por un lado, los mandatos de penetración de países consumidores importantes como EUA y la UE, debido a que ellos se satisfacen parcialmente a través de importaciones de terceros países, implican cambios en el uso de tierras y producción en otras partes del mundo. Estos cambios en uso de tierra y en las decisiones de producción conllevan a su vez a impactos ambientales y sociales de diversos, los tarifas cuales ytambién sertambién atendidos. Por otro lado, la existencia subsidios, normasdeben técnicas afectan los flujos de producción y comercio en terceros países y además constituyen costosas barreras al comercio, especialmente para aquellos países en desarrollo que pudiendo ser más eficientes en la producción poseen una menor capacidad financiera para apoyar su industria (Duffey, 2011). II.2.4. Costo y eficiencia de las políticas fiscales Uno de los temas clave en discusión se refiere a las políticas de promoción de los biocombustibles y su costo-efectividad. Brasil incluso, el país más eficiente en la producción de bioetanol aún mantiene una rebaja tributaria en favor del bioetanol respecto de la gasolina y fija una mezcla obligatoria para el bioetanol 42


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(entre 20 y 25%). De hecho el PROALCOOL requirió de importante apoyo fiscal en el pasado. Entre 1975 y 1987 si bien produjo ahorros por unos US$10,400 millones, también sus costos fueron abultados y del orden de US$9,000 millones. Más aún, ante una caída sostenida en el precio de los combustibles fósiles, alzas en el precio del azúcar, y una crisis económica nacional, el programa simplemente fueque demasiado financiar y colapsó hacia fines de los 80’s. Las formas pueden caro tomardeestos costos son variadas. En muchos países, el principal objetivo tras promover los biocombustibles es disminuir el costo asociado a la importación de combustibles fósiles. Entre los costos asociados a dicha política se encuentran los impuestos que los gobiernos dejan de percibir sobre las importaciones de combustibles. En São Paulo, Brasil, estado que da cuenta de más de la mitad del consumo de bioetanol del país, los ingresos no percibidos por ese concepto en 2005 fueron del orden de US$600 millones. En el Reino Unido, se estima que sería de £90 millones para una penetración de mercado para los biocombustibles de mezclas al 1%. Más aún, en países exportadores de bienes de consumo agrícolas como son la mayoría de los países de ALC, el desvío de materia prima al mercado doméstico para la producción de biocombustibles y que antes se destinaban a la exportación, implica una reducción en sus ganancias de exportación. En el caso del mandato RFS de EUA, este actúa como un impuesto implícito cuyo costo es pagado por el consumidor final. Este va aumentando en la medida que el precio del combustible fósil al cual reemplaza va disminuyendo. Con todo, el punto a destacar es que el costo de estas políticas es importante e implica un desafío no menor a enfrentar por los países de ALC, que en su calidad de países en desarrollo deben enfrentar una multitud de necesidades urgentes que compiten por los recursos en las arcas fiscales. Los gobiernos deben estar bien conscientes de los costos de estas políticas, los beneficios y objetivos estratégicos que se desean satisfacer. Estos costos y beneficios deben ser comparados con aquellos de propuestas alternativas para satisfacer ese mismo objetivo de política. Finalmente, se debe velar por que los beneficios de las políticas alcancen aquellos grupos objetivo que inicialmente se deseaba beneficiar (por ejemplo, pequeños agricultores) (Duffey, 2011). II.2.5. Tendencia en los costos de producción Los costos de producción son un tema clave en la viabilidad de la industria de los biocombustibles nivel global, ya que hoy en día trata de mercados creados por políticasa gubernamentales plasmadas en se ambiciosas metas de penetración y generosos incentivos fiscales y no por fuerzas de mercado propiamente (Duffey, 2011). Los costos de producción de los biocombustibles líquidos difieren ampliamente, dependiendo del tipo de biocombustible, carga, método de producción y el país de origen (Duffey, 2011). Para los biocombustibles de primera generación, el cultivo energético representa el costo más significativo, y varía entre un 60% (bioetanol en base azúcar de caña) y 90% (biodiesel en base a cultivos templados) de los costos 43


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totales. Ello significa que cambios en los costos de los cultivos energéticos tienen una fuerte incidencia en la rentabilidad de ésta industria (Duffey, 2011). Como muestra la Figura 2.7, en los últimos años se han realizado reducciones de costos considerables en el caso de la producción de bioetanol y se espera que reducciones mantengan el tiempo. condiciones En el caso declimáticas, Brasil, si bien dichas es innegable la se influencia de enfavorables disponibilidad de tierras y bajo costo de mano de obra, la curva de aprendizaje es el resultado de enormes esfuerzos endógenos en I&D, tanto del sector privado como del gobierno, para mejorar la productividad de la caña, mejorar el proceso de producción de bioetanol y el uso del bagazo para la cogeneración, lo cual le ha permitido a Brasil ser el país más eficiente en la producción de bioetanol a nivel mundial, siendo el único país capaz de competir con la gasolina sin ayuda fiscal directa y con uno de los procesos más bajos en emisiones de GEI (Duffey, 2011).

Figura 2.7 Curva de costos de bioetanol (Duffey, 2011).

La Figura 2.8 muestra un resumen de los costos de bioetanol y biodiesel de primera generación en base a distintas cargas. Salvo para el caso del bioetanol brasileño en base de azúcar, se aprecia un alza sostenida en el costo de las distintas cargas, que es el accesorio más significativo dentro de los costos colza (US$1.6/litro totales. Los mayoresencostos 2007)totales y bioetanol se presentan de trigo para(US$1.3/litro el biodiesel en base 2007),a mientras que los menores costos totales se dan para el bioetanol brasileño (US$0.3/litro en 2007), siendo el único biocombustible competitivo frente a la gasolina (Duffey, 2011). Es importante notar que la economía de los biocombustibles también se ve críticamente afectada por la capacidad para generar coproductos, por ejemplo, el bagazo para cogeneración en el caso del bioetanol en base a caña de azúcar, alimentos animales para el bioetanol de maíz o la producción de glicerina para el biodiesel. También en el futuro su economía se podría ver favorecida por la2011). venta de créditos de reducción de carbono, por ejemplo, bajo el MDL (Duffey, 44


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En cuanto a los costos de capital, se calcula que los costos de construcción para plantas de bioetanol en base a maíz en EUA varían entre los US$1.05 3.00/gal de capacidad anual. En Louisiana (EUA) se estima que una planta de capacidad de 32 millones de galones anuales (usando melaza como carga) cuesta US$41 millones o US$1.28/gal de capacidad En Brasil unaUS$60 planta de 45 millones de galones anuales utilizando cañaanual. de azúcar cuesta millones o US$1.32/gal de capacidad (Duffey, 2011).

Figura 2.8. Costos de producción de biocombustibles de primera generación, 2004-2007 (Duffey, 2011).

En cuanto a los costos de producción de biocombustibles de segunda generación, estos son bastantes mayores pese a que el costo de los insumos es menor con respecto a los de primera generación. Así, en relación a los costos de la generación actual de primera generación de biocombustibles líquidos, estimaciones sugieren unos mayores costos entre un 30% (para bioetanol) y 70% para la conversión de biomasa a combustibles líquidos a través de otros procesos avanzados (por ejemplo, BTL). Consecuentemente, los niveles de inversión de capital requeridos para instalar una planta son sustancialmente superiores, en parte explicado por la mayor escala de operación requerida. Actualmente EUA realiza esfuerzos inmensos de I&D para el desarrollo de bioetanol celulósico y espera reducir los costos a la mitad (Duffey, 2011). II.3. Perspectivas de los biocombustibles II.3.1. Producción Se proyecta que la producción mundial de biocombustibles aumentará rápidamente en los próximos años impulsada por una mayor demanda de combustible en el sector transportes. Por ejemplo, proyecciones de la OECD y la FAO que yla2018 producción mundial sedonde duplicaría entre losindican años 2008 alcanzando unosde 192biocombustibles billones de litros, 148 billones de litros corresponderían a bioetanol y 44 billones de litros a biodiesel. 45


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Asimismo, las proyecciones de la AIE anticipan que la producción mundial de biocombustibles crecerá entre un 7% y un 9% anual, dependiendo del escenario, alcanzando entre un 4% y un 7% del combustible utilizado por el transporte terrestre para el año 2030. Se espera que el bioetanol cubra la mayor parte del incremento en el uso mundial de los biocombustibles. Los costos de producción los biocombustibles líquidos difieren dependiendo del tipo dedebiocombustible, la carga, el método deampliamente, producción y el país de origen (Duffey, 2011). No obstante se debe considerar que estas proyecciones pueden ir modificándose dependiendo del precio del petróleo y de cuándo, efectivamente, se encuentren disponibles los biocombustibles de segunda generación en el mercado. Se espera que el bioetanol celulósico sea una contribución al sector de transporte en una o dos décadas más. Asimismo, estas alzas en la producción se continuarían sustentando en la mantención de programas gubernamentales para su penetración, avaladas por apoyo fiscal y no por factores de mercado (Duffey, 2011). De acuerdo a los escenarios de la AIE, en términos del uso de la tierra, se espera que la proporción entre la disponibilidad mundial de tierra dedicada al cultivo de los biocombustibles contemple entre un 2.8 % y un 3.8% al 2030, desde un 1% en el 2004. La disponibilidad de la tierra y los impactos en el mercado de alimentos serán factores clave, limitando el crecimiento del mercado de los biocombustibles de primera generación (Duffey, 2011). En la Figura 2.9 se muestra una proyección de la demanda energética hasta el 2050 y los posibles escenarios para cada tecnología de producción de biocombustibles.

Figura 2.9. Demanda por biocombustible en el escenario blue map (con diversas variantes) de la AIE (Duffey, 2011).

En la Figura 2.10 se hace una proyección de producción de biocombustibles para algunos países seleccionados.

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Figura 2.10. Proyección de producción de biocombustibles en países seleccionados al 2016 (Duffey, 2011).

II.3.2. Comercio internacional Se espera que el comercio internacional de biocombustibles se expanda significativamente. No obstante, la mayor parte del consumo seguirá siendo producida en forma doméstica dadas las restricciones al comercio existentes. Se presume que Brasil continuará siendo el principal exportador de bioetanol (Duffey, 2011). A pesar de las normativas de los EUA para aumentar su autosuficiencia en el abastecimiento de biocombustibles, los aumentos en la producción local no serían suficientes para abastecer la demanda esperada, por lo que ese país continuará siendo un país importador clave, especialmente de bioetanol. Luego, su fuerte demanda seguirá siendo satisfecha a través de producción interna e importaciones, estas últimas a partir de países que se ven beneficiados de acceso preferencial a ese mercado, por ejemplo, como son los países del CAFTA y también Brasil. En la UE, dadas las limitaciones internas de disponibilidad de tierras y la presión sobre los precios de las materias primas, el cumplimiento de las ambiciosas metas de penetración para los biocombustibles (5.75% indicativo para el 2010 y un 10% obligatorio de energías renovables en el transporte para el 2020) requerirá de volúmenes significativos tanto de biocombustibles importados como producidos localmente, especialmente de biodiesel. Se estima que para el 2020 las importaciones abastecerán cerca del 20% de la demanda de la UE de biocombustibles, en donde un 50% será en base a materias primas de primera generación, principalmente semillas oleaginosas y aceites vegetales. Otros países que podrían llegar a ser importadores importantes son los asiáticos como Japón, Corea y Taiwán, los cuales tienen escasa disponibilidad de tierras para aumentar la producción. China e India, debido a los grandes volúmenes de demanda, también serán importadores netos de biocombustibles (Duffey, 2011). En la Figura 2.11 se hace una proyección a nivel mundial de la cantidad de bioetanol comercializado (2010-2019) y en la Figura 2.12 se hace una proyección a nivel mundial del biodiesel comercializado (2010-2019). 47


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Figura 2.11. Proyección de la cantidad de bioetanol comercializado en el mundo (2010-2019) (Duffey, 2011).

Figura 2.12. Proyección de la cantidad de biodiesel comercializado en el mundo (2010-2019) (Duffey, 2011).

II.3.3. Costos proyectados La Figura 2.13 muestra las proyecciones de precio de la AIE en el corto y largo plazo para distintos tipos de biocombustibles en base a diferentes cargas bajo dos escenarios de precio del petróleo. En un escenario, con precios de petróleo relativamente bajos (US$60/b) la mayoría de los biocombustibles de primera generación salvo el brasileño en base a caña de azúcar y todos aquellos de segunda generación, serían no competitivos frente a la gasolina, mostrando no obstante reducciones de costos importantes en el largo plazo, especialmente aquellos biocombustibles de segunda generación. Para estos últimos, se estima queasus costosdeincluso a ser menores del de biodiesel en base aceite colza,podrían pero llegar no menores frente aaloslos otros 48


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biocombustibles de primera generación ni de la gasolina. Bajo un escenario de precios del petróleo de US$120/b, se produciría un alza generalizada de los costos de producción de los biocombustibles. Pese a ello, salvo el biodiesel en base de colza, todos los biocombustibles se tornan competitivos. Con todo, existe consenso en que el tema de los costos seguirá siendo crítico, por lo que la producción de y biocombustibles continuará siendo dictada por políticas gubernamentales subsidios y no por reglas de mercado. También, existe acuerdo en que la viabilidad económica de la industria dependerá críticamente de la capacidad de desarrollar coproductos y de organizarse en torno al concepto de biorefinerías (Duffey, 2011).

Figura 2.13. Proyección y comparación de costos de biocombustible, corto y largo plazo (Duffey, 2011).

II.4. Disponibilidad y análisis regional de materias primas II.4.1.Materias primas para la producción de biodiesel por primera generación Cualquier materia que contenga triglicéridos puede utilizarse para la producción de biodiesel (girasol, colza, soja, aceites de fritura usado, sebo de vaca, etc.) (García y García, 2007). A continuación se detallan las principales materias primas para la elaboración de biodiesel (García y García, 2007): Aceites vegetales convencionales Aceite de girasol Aceite de colza Aceite de soja Aceite de coco Aceite de palma Aceites vegetales alternativos Aceite carinata Aceite de de Brassica Cynara curdunculus 49


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Aceite de Camelina sativa Aceite de Crambe abyssinica Aceite de Pogianus Aceite de Jatropha curcas Aceites de semillas modificadas genéticamente Aceite de girasol de alto oleico Grasas animales Sebo de vaca Sebo de búfalo Grasa de pollo Aceites de fritura usados Aceites de otras fuentes Aceites de producciones microbianas Aceites de microalgas Salicornia II.4.1.1. Aceites vegetales convencionales Las materias primas utilizadas convencionalmente en la producción de biodiesel han sido los aceites de semillas oleaginosas como el girasol y la colza (Europa), la soja (EUA) y el coco (Filipinas); y los aceites de frutos oleaginosos como la palma (Malasia e Indonesia). Por razones climatológicas, la colza (Brassica napus ) se produce principalmente en el norte de Europa y el girasol (Helianthus annuus ) en los países mediterráneos del sur, como España o Italia. La utilización de estos aceites para producir biodiesel en Europa ha estado asociada a las regulaciones de retirada obligatoria de tierras de la PAC que permite el cultivo de semillas oleaginosas a precios razonables. Sin embargo, la dedicación de sólo las tierras de retirada para la producción de materias primas energéticas supone un riesgo por cuanto estas superficies varían en el tiempo, ya que el régimen de retirada de tierras depende de la oferta y la demanda de cereales alimentarios, lo que implica que este índice está sujeto a alteraciones (García y García, 2007). II.4.1.2. Aceites vegetales alternativos Además de los aceites vegetales convencionales, existen otras especies más adaptadas a las condiciones del país donde se desarrollan y mejor posicionadas en el ámbito de los cultivos energéticos. En este sentido, destacan la utilización, como materias primas de la producción de biodiesel, de los aceites de Camelina sativa, Crambe abyssinica y Jatropha curcas (García y García, 2007). II.4.1.3. Aceites vegetales modificados genéticamente Los aceites y las grasas se diferencian principalmente en su contenido en ácidos grasos. Losel aceites proporciones altas de ácidos grasos insaturados, como aceite decongirasol o de Camelina sativa , mejoran la operatividad del biodiesel a bajas temperaturas, pero disminuyen su estabilidad 50


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a la oxidación, que se traduce en un índice de yodo elevado. Por este motivo, se pueden tener en consideración, como materias primas para producir biodiesel, los aceites con elevado contenido en insaturaciones, que han sido modificados genéticamente para reducir esta proporción, como el aceite de girasol de alto oleico (García y García, 2007). II.4.1.4. Aceites de fritura usados El aceite de fritura usado es una de las alternativas con mejores perspectivas en la producción de biodiesel, ya que es la materia prima más barata, y con su utilización se evitan los costes de tratamiento como residuo. Por su parte, los aceites usados presentan un bajo nivel de reutilización, por lo que no sufren grandes alteraciones y muestran una buena aptitud para su aprovechamiento como biocombustible. Además, como valor añadido, la utilización de aceites usados significa la buena gestión y uso del residuo. El informe sobre el marco regulatorio de los carburantes en España propone reciclar aceite de fritura en biodiesel. Esta alternativa es la que más ventajas tiene porque además de producir combustible elimina un residuo contaminante como es el aceite usado. Este aceite da problemas al depurar el agua; sin embargo, su colecta es problemática por la cuestión logística (García y García, 2007). La utilización de aceites usados presenta dificultades logísticas, no sólo por su recogida, como se ha dicho, sino también por su control y trazabilidad debido a su carácter de residuo (García y García, 2007). II.4.1.5. Grasas animales Además de los aceites vegetales y los aceites de fritura usados, las grasas animales, y más concretamente el sebo de vaca, pueden utilizarse como materia prima de la transesterificación para obtener biodiesel. El sebo tiene diferentes grados de calidad respecto a su utilización en la alimentación, empleándose los de peor calidad en la formulación de los alimentos de animales. La aplicación de grasas animales surgió a raíz de la prohibición de su utilización en la producción de alimento para ganado, como salida para los mismos como subproducto (García y García, 2007). II.4.1.6. Aceites de otras fuentes Por otra parte, es interesante señalar la producción de lípidos de composiciones similares a los aceites vegetales, mediante procesos microbianos, a partir de algas, bacterias y hongos, así como a partir de microalgas (García y García, 2007) y salicornia. II.4.1.7. Otras fuentes Por último, cabe destacar que está en estudio la utilización de bioetanol y biometanol en el proceso de esterificación de dichos aceites para la producción de biodiesel, al igual que el desarrollo de cultivos específicos para fines energéticos, no alimentarios (García y García, 2007). 51


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Los biocarburantes presentan la particularidad de utilizar productos vegetales como materia prima y, por tanto hay que tener en cuenta las características de los mercados agrícolas, junto a la complejidad que ya de por sí presentan los mercados energéticos. En este sentido, tal como se comentó anteriormente, hay que destacar que el desarrollo de la industria de los biocarburantes no depende de lasuficiente, disponibilidad local deservir materia sino de la existenciaprincipalmente de una demanda que puede paraprima, potenciar otras políticas como la agrícola (García y García, 2007). La UE prepara un “Plan de Acción en Biomasa” con medidas y acciones para

impulsar la generación de electricidad y calor, incluyendo también los biocombustibles para el transporte, que permita alcanzar los objetivos fijados (García y García, 2007). II.4.2. Materias primas para biodiesel de segunda generación II.4.2.1. Plantaciones energéticas para producción de combustibles leñosos Los combustibles leñosos tienen varias aplicaciones, pueden utilizarse directamente como combustibles sólidos ya sea como leña, astillas o carbón vegetal o gasificarse. Incluso existen procesos para convertirlos a combustibles líquidos como etanol. Las principales aplicaciones son la producción de energía térmica y la producción de electricidad. En México el uso principal de los combustibles es como leña y carbón, principalmente para combustible doméstico en hogares rurales y para un número importante de pequeñas industrias (ladrilleras, mezcaleras, hornos de alfarería y muchas más) (Masera et al., 2005). La estimación del recurso disponible proviene de la metodología desarrollada por Ghilardi y Riegelhaupt (2005). En esta metodología, siguiendo el procedimiento de la FAO (2001) se desagregan los recursos forestales en: a) combustibles de madera directos provenientes ya sea de bosques naturales o de plantaciones energéticas y, b) combustibles de madera indirectos, provenientes de la industria de la madera (Masera et al., 2005). II.4.2.2. Combustibles de madera directos Incluyen a la biomasa leñosa (viva o muerta) directamente extraída de árboles ybosques. arbustosSe que crecen en en plantaciones, y fuera de los excluyen las bosques partes denaturales, los árboles que se destinan a usos no energéticos (madera para aserrar, para construcción, celulosa y papel, entre otros) (Masera et al., 2005). II.4.2.3. Madera de bosques El cálculo del recurso disponible toma en cuenta las existencias de madera de los bosques de México obtenidas del IFN de 1994. Las existencias se afectan luego por un coeficiente de expansión de la biomasa, que representa la relación entre el volumen total de los árboles y el volumen maderable (de fuste limpio) por el IFN y ellaspeso específico promedio de la madera reportado de cada formación a findede1994 obtener existencias totales, en toneladas 52


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de materia seca. Se obtiene posteriormente la productividad volumétrica (m3 /Ha por año) utilizando estimaciones directas o estimadores porcentuales basados en las existencias máximas (m 3 /Ha) y el tiempo de desarrollo de la cobertura completa (años). Para transformar la productividad volumétrica (m3 /Ha por año) en productividad gravimétrica (tMS /Ha por año), se le afectó por 3

(t MS /m

el peso específico categoría (Masera etmedio al., 2005).

) del respectivo grupo de maderas en cada

Estas estimaciones se ajustan finalmente por un factor de accesibilidad de los bosques, que toma en cuenta la distancia a caminos, pendientes, restricciones legales como ser áreas naturales protegidas y otros criterios. De acuerdo con la Tabla 2.18, se registra para México un potencial técnico de 748-1,287 PJ/año. Este potencial es conservador, pues las productividades promedio estimadas en el IFN de 1994 son muy bajas. Debe destacarse también que la estimación supone el uso energético como complemento y no como uso exclusivo de los bosques naturales (Masera et al., 2005). II.4.2.4. Madera de plantaciones La experiencia actual de México en plantaciones forestales es reducida comparada con otros países como Brasil o del Sudeste Asiático. En los últimos años sin embargo, ha aumentado mucho esta actividad, debido principalmente a los subsidios que otorga el gobierno vía el PRODEPLAN y por el precio atractivo de las maderas preciosas. La Comisión Nacional Forestal estima el establecimiento de 875 mil hectáreas de plantaciones con fines de producción de madera en rollo y papel en México para el 2025 (Masera et al., 2005). Es importante que las plantaciones no se establezcan en bosques naturales por este motivo para la estimación del recurso disponible se incluyeron solamente las áreas de vocación forestal con vegetación secundaria. Asimismo, se utilizó un método multicriterio ligado a una plataforma SIG. Se consideraron 5 criterios: 1) coberturas con vegetación secundaria, 2) pendientes menores a 15º, 3) superficie accesible físicamente alrededor de localidades y al costado de carreteras principales, 4) clasificación del suelo, y 5) precipitaciones totales anuales (Masera et al., 2005). Se obtuvieron superficies con diferentes potenciales para el establecimiento de plantaciones forestales. esperada. Las variaciones en el potencial sese venestima reflejadas las tasas de productividad De manera agregada, que en existe un total de 16.3 millones de hectáreas con potencial para el establecimiento de plantaciones energéticas. El potencial energético alcanza entre 450 y 1,246 PJ dividida en 42-71 PJ/año en plantaciones de alta productividad, 318-636 PJ/año en plantaciones de productividad media y 90-540 PJ/año en plantaciones de productividad baja (Masera et al., 2005). II.4.2.5. Combustibles de madera indirectos Se consideraron dos categorías generales: a) subproductos de la extracción forestal, que corresponden maderables durante las prácticas de extracción adelos la desechos madera comercial (en que rollo)sey generan b) subproductos 53


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de la industria maderera, que corresponden a los desechos que se generan principalmente en los aserraderos. Las existencias de residuos combustibles de madera a partir de la extracción forestal se estimaron mediante el volumen de la producción forestal maderable, el cual se obtuvo del anuario estadístico de México publicado por INEGI en el año 2003. Este valor se afectó por un coeficiente de generación de la residuo (madera total/madera comercial) y por el peso específico promedio de madera comercial. Las existencias de residuos combustibles de madera como desecho de la industria maderera se estimaron mediante la proporción de la producción forestal maderable que se destina a la industria del aserrío (construcción, muebles, chapa y triplay, empaques, electricidad y telefonía y ferrocarriles). El volumen total fue afectado por un coeficiente de generación de residuos y por el peso específico de la madera (ver Tabla 2.18) (Masera et al., 2005). El volumen total aprovechable de residuos forestales se estima en 72 PJ/año, de estos últimos 31 PJ/año corresponden a subproductos de la extracción forestal y 41 PJ/año de subproductos de la industria forestal. Tomando en cuenta los combustibles directos e indirectos de la madera, podemos concluir que el potencial energético total de los combustibles leñosos es de 1,519 a 3,034 PJ/año (ver Tabla 2.19) (Masera et al., 2005). Tabla 2.18. Combustibles de madera directos (Masera et al., 2005). Formación

Total Bosques Selvas Matorral Vegetación hidrófila

Superficie total

Superficie accesible

Volumen en pie

Factor de uso energético

Productividad gravimétrica

km

Millones Ha2 16.3 - 26.9 17.0 -25.5 11.5 -27.0 0.9 – 1.5 16.3 - 26.9

m r/Ha

coeficiente

tMS /Ha por año

64 39 15 100

0.55 0.80 0.95 0.90

0.96 1.11 0.84 6.00

32.9 30.8 55.4 2.2 32.9

Incremento anual de madera para energía Millones tMS /año 49.9 – 85.8 15.7 – 26.0 18.9 – 28.3 9.7 – 22.8 5.6 – 8.8

Equivalente en energía primaria PJ/año 997 -1,716 314 – 519 378 – 566 193 - 455 112 - 176

Tabla 2.19. Principales cultivos perennes en la República Mexicana, 2004 (SENER, 2006). Cultivo

Superficie cosechada (Miles de Ha)

Producción (Miles de ton)

Valor (Millones de Pesos)

Caña azúcarde Cítricos Aguacate Alfalfa Café cereza Nuez Pecanera Plátano Uva Manzana

657 509 100 354 761 50

50,893 6,704 987 20,112 1,697 79

20,205 7,140 6,086 7,313 2,866 2,848

79 33 59

2,361 305 573

3,392 2,400 2,036

Mango Total

166 2,768

1,575 85,286

3,411 57,697 54


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La superficie total sembrada con cultivos perennes en el país alcanzó 5.78 millones de hectáreas, de las cuales 1.462 millones son de riego y 4.338 millones de temporal. La superficie cosechada fue de 5.385 millones de hectáreas. El valor de la producción se elevó a $85.52 mil millones. Es interesante mencionar que en el riego, el valor de la producción fue de $30,455/Ha y en el temporal el valor fue de $10,950/Ha cosechada (SENER, 2006). En la Tabla 2.20 se muestran las diferentes regiones agrícolas de México, las zonas en que se divide cada región y los cultivos de la región. Tabla 2.20. Principales cultivos en las regiones agrícolas de México (SENER, 2006). Región Agrícola 1) Mar de Cortés

Zona a) Valle de Mexicali y San Luis Río Colorado. b) Valles ríos Yaqui y Mayo.

Cultivos a) Trigo y algodón. b) Trigo y cártamo. c) Maíz, hortalizas y frijol.

2) Occidente

c) del Fuerte Culiacán, SurValles Sinaloa, Nayarit,y Jalisco, surSinaloa. de Michoacán, Colima.

3) Pacífico Sur

Costas de Chiapas, Oaxaca y Guerrero.

4) Norte

Chihuahua, Coahuila, Durango, Nuevo León, norte de Zacatecas y San Luis Potosí. Guanajuato, Querétaro, Michoacán, Aguascalientes y sur de Zacatecas. México, Puebla e Hidalgo, Tlaxcala y norte de Morelos.

Maíz, caña de azúcar, aguacate y agave tequilero. Café, frutales (plátano, mango). Maíz, frijol y avena.

5) El Bajío 6) Centro-Valles Altos 7) Laguna 8) La Golfo Norte 9) Huastecas 10) Golfo Centro 11) Cuenca del Papaloapan 12) Valles Centrales de Chiapas y Oaxaca 13) Peninsular

Sureste de Coahuila y este de Durango. Tamaulipas. Límites de los estados vecinos de Tamaulipas, Veracruz, San Luis Potosí, Puebla, Hidalgo y Querétaro. Centro de Veracruz

Maíz, sorgo y hortalizas. Maíz, avena y cebada. Forrajes y maíz. Maíz y sorgo. Maíz, caña de azúcar y café.

Sur de Veracruz, norte de Oaxaca.

Caña de azúcar, café y cítricos. Caña de azúcar y maíz.

Valles centrales de Chiapas y Oaxaca.

Maíz y frijol.

Yucatán, Quintana Roo, Campeche y Tabasco.

Maíz, cacao, caña de azúcar y cítricos.

La superficie total sembrada con cultivos cíclicos en el año de 2004, alcanzó 16 millones de hectáreas; 3.619 millones de riego y 12.455 millones de temporal (ver Tabla 2.21). El valor total de la producción ascendió a $125 mil millones, tomando para todos los productos el precio medio rural. La superficie total cosechada, llegó a 14.8 millones de hectáreas, de modo que se perdió por diversas causas, principalmente siniestros ocasionados por el clima, el 8% de la superficie sembrada (SENER, 2006).

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Tabla 2.21. Cultivos cíclicos, año agrícola 2004, superficie, tecnologías riego y temporal. Producción-Valor (miles de hectáreas, miles de toneladas y millones de pesos) (SENER, 2006). Cultivos Maíz grano Frijol Sorgo Grano Trigo Cebada Cártamo Total

Superficie Temporal 7,077 1,633 1,603 143 245 98 10,799

Producción Superficie Riego 13,251 1,327 897 189 4,826 351 225 392 457 87 61 126 19,717 2,472

Producción Superficie Total 8,433 8,404 268 1,822 2,178 1,954 2,095 535 475 332 170 224 13,619 13,271

Producción Total 21,684 1,165 7,004 2,320 932 231 33,336

Valor Total 36,401 6,662 9,308 3,852 1,668 544 58,435

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Capitulo III. Tecnologías de producción de biodiesel (primera y segunda generación) III.1. Biodiesel de primera generación El aumento de los precios del biocombustibles petróleo que se líquidos ha visto adquirieran en la últimaundécada también ha permitido que los costo competitivo con respecto a los combustibles de petróleo para el transporte, y esto ha llevado a un impulso en la investigación y producción en todo el mundo. Los tres tipos principales de biocombustibles de primera generación utilizados comercialmente son el biodiesel (bioésteres), bioetanol y biogás, de los cuales se han producido grandes cantidades alrededor del mundo y para estos, el proceso de producción se considera "una tecnología establecida”. El biodiesel

es un sustituto del diesel y se produce a través de la transesterificación de aceites vegetales y aceites y grasas residuales, con ligeras modificaciones al motor en algunos casos y puede servir ya sea combinado o como un sustituto completo (Naik et al., 2010). En la actualidad, el biodiesel, bioetanol y biogás son producidos a partir de productos básicos que también se utilizan para la alimentación por lo que ya se han implementado otro tipo de cultivos no alimentarios para evitar tal competencia. Las demandas de aceites comestibles tienen una tendencia creciente, por lo que resulta difícil utilizar los cultivos de alimentos agrícolas para la producción de biocombustibles. Hay algunos cultivos potenciales para la producción de biodiesel, que pueden ser tomados como cultivos industriales en tierras improductivas. Los usos múltiples de los cultivos de semillas oleaginosas se pueden introducir, de forma que la biomasa producida por ellos, puede ser utilizada para la producción de bioproductos diferentes (Naik et al., 2010). III.1.1. Procesos de conversión de biodiesel III.1.1.1. Transesterificación Los aceites vegetales basados en FAME, popularmente conocidos como biodiesel, están ganando importancia, impactando de forma positiva con el medio ambiente en la sustitución de diesel de petróleo. El biodiesel es un diesel alternativo, a partir de fuentes biológicas renovables tales como aceites vegetales y grasas animales por química del aceite o de la grasa con un alcohol en presencia de la unreacción catalizador homogéneo o un catalizador heterogéneo. Como productos de la reacción se obtiene una mezcla de ésteres (que pueden ser de metilo o etilo dependiendo del alcohol usado, pudiendo ser metanol o etanol respectivamente), que es el biodiesel y como subproducto la glicerina, que dependiendo de su pureza, puede tener un alto valor agregado (Naik et al., 2010). En la Figura 3.1 se muestra el proceso de transesterificación de forma genérica.

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Figura 3.1. Proceso de transesterificación (García y García, 2007).

III.1.1.1.1. Catálisis homogénea La transesterificación es una reacción reversible y procede esencialmente de una mezcla de reactantes en los que el catalizador es un líquido ácido o básico (Naik et al., 2010). El proceso de transesterificación se muestra en la Figura 3.2.

Figura 3.2. Proceso de alcohólisis en la transesterificación (Naik et al., 2010).

III.1.1.1.2. Catálisis heterogénea Cuando se dispone de un aceite vegetal o animal con un alto contenido de FFA ( 5%), no es recomendable llevar a cabo el proceso de transesterificación usando un catalizador básico, ya que reduce la conversión del aceite, debido a la reacción de saponificación. Se recomienda el uso de catalizadores ácidos sólidos cuando existe un alto contenido de ácidos grasos libres en el aceite. Esto se debe a que los catalizadores ácidos sólidos pueden al mismo tiempo catalizar la transesterificación de los triglicéridos y la esterificación de FFA presentes en el aceite (Naik et al., 2010). Los catalizadores ácidos sólidos tienen el potencial de reemplazar a los catalizadores homogéneos, eliminando la separación, y los problemas de corrosión (Kulkarni et al., 2006). 58


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El mecanismo de reacción de esterificación y transesterificación simultánea usando ácidos de Lewis se muestra en la Figura 3.3. La esterificación tiene lugar entre los FFA y el metanol mientras que la transesterificación tiene lugar entre los triglicéridos y metanol adsorbido en el sitio ácido (L +) de la superficie del catalizador (Kulkarni et al., 2006). La interacción del carbonilo oxigenado del ácido graso libre o monoglicérido con el sitio ácido del catalizador forma el carbocatión. El ataque nucleofílico del alcohol al carbocatión produce un intermediario tetraédrico (Figura 3.3). Durante la esterificación este intermediario tetraédrico elimina la molécula de agua para formar una mol de éster (RCOOCH 3). El mecanismo de transesterificación puede ser extendido a tri y diglicéridos. Es bien sabido que la transesterificación es una reacción por etapas. En la secuencia de reacción los triglicéridos se convierten paso a paso para di y monoglicéridos y finalmente, glicerina. El intermediario tetraédrico formado durante la reacción, elimina di, monoglicéridos y glicerol, cuando tri, di y monoglicéridos entran en contacto conEnlosalgunos sitios ácidos, dar una mol deproducen éster en cada paso. casos, respectivamente, la esterificación ypara transesterificación metil éster, el mismo producto final. Además, como se muestra en la Figura 3.3, el catalizador se regenera después de las reacciones simultáneas de esterificación y transesterificación. El exceso de alcohol favorece el avance de reacción y por lo tanto maximiza el rendimiento de éster (Kulkarni et al., 2006).

Figura 3.3. Reacciones de esterificación y transesterificación simultáneas con un catalizador ácido sólido (Naik et al., 2010).

En la Figura 3.4 se muestra una comparación de los procesos catalíticos usados por tecnología de primera generación (García y García, 2007).

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Figura 3.4. Ventajas y desventajas de los catalizadores utilizados en la transesterificación (García y García, 2007).

III.1.2. Comparación entre el diesel de petróleo y el biodiesel (FAME) Las principales ventajas del biodiesel son (IICA, 2007): El biodiesel tiene mayor lubricidad que el diesel de origen fósil, por lo que extiende la vida útil de los motores. Es más seguro deque transportar almacenar, ya que tieneexplotar un punto de inflamación mayor el dieselyfósil. El biodiesel podría a una temperatura de 150°C. El biodiesel se degrada de 4 a 5 veces más rápido que el diesel fósil y puede ser usado como solvente para limpiar derrames de diesel fósil. El biodiesel permite al productor agrícola autoabastecerse de combustible; además, su producción promueve la inclusión social de los habitantes menos favorecidos del sector rural, debido a que no requiere altos niveles de inversión. Las principales desventajas del biodiesel serían las siguientes (IICA, 2007): El biodiesel presenta problemas de fluidez y congelamiento a bajas temperaturas (<0°C), especialmente el que se produce de Palma Africana. Los costos de la materia prima son elevados y guardan relación con el precio internacional del petróleo. Dichos costos representan el 70% de los costos totales del biodiesel, por lo que este actualmente es un producto relativamente costoso. Por su alto poder solvente, se recomienda almacenarlo en tanques limpios; si esto no se hace, los motores podrían ser contaminados con impurezas provenientes de los tanques. El contenido energético del biodiesel menor que el del menor en peso u 8% en volumen), por es lo que su consumo esdiesel mayor.(12% 60


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El biodiesel de baja calidad (con un bajo número de cetano) puede incrementar las emisiones de NOx, pero si el número de cetano es mayor que 68, las emisiones de NOx serían iguales o menores que las provenientes del diesel fósil.

Figura 3.5. Procesos de conversión de la biomasa (Naik et al., 2010).

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En la Figura 3.5 se muestra los diferentes procesos de conversión de la biomasa (Naik et al., 2010). La conversión de la biomasa, se divide comúnmente en termoquímica, biológica, química y física, de acuerdo a la ruta usada, se pueden obtener productos para diversos fines del comerciales. procesos gran importancia en la producción biodiesel Estos tanto de primeracobran como una segunda generación. III.2. Biodiesel de segunda generación Los biocombustibles de segunda generación se producen a partir de biomasa en más de una forma sostenible, lo que es realmente neutral en carbono en términos de su impacto en las concentraciones de CO 2 en la atmósfera. En el contexto de la producción de biocombustibles, una "planta de biomasa" se refiere en gran parte al material lignocelulósico, ya que constituye la mayor parte de losindustriales materiales no comestibles, baratos y abundantes a disposición las plantas (Gomez et al., 2008; Zabaniotou y Skoulou, 2008). de La biomasa es uno de los recursos biológicos más abundantes y subutilizados en el planeta, y es visto como una prometedora fuente de material para los combustibles y materias primas. En la forma más básica, la biomasa vegetal, simplemente se puede quemar para producir calor y electricidad; sin embargo, hay un gran potencial en el uso de la biomasa para producir biocombustibles líquidos. La biomasa vegetal se compone mayoritariamente de paredes celulares vegetales, de las cuales por lo general 75% está constituido de polisacáridos (Pauly y Keegstra, 2008). Estos polisacáridos representan un valioso grupo de los azúcares, incluso en los cultivos alimentarios tradicionales, como el de trigocultivos, (Triticum aestivum ). Hasta la fecha, el potencial de muchos residuos como la paja y virutas de madera, para proporcionar materias primas de azúcar para la producción de biocombustibles no se ha aprovechado. Sin embargo, la producción de biocombustibles a partir de subproductos agrícolas podría sólo satisfacer una parte de la creciente demanda de combustibles líquidos. Esto ha generado un gran interés en hacer uso de cultivos de biomasa como materia prima para la producción de biocombustibles. Los materiales lignocelulósicos son un conjunto de materias primas para biocombustibles de segunda generación y se puede obtener ya sea a través de la hidrólisis (esydecir, bioetanol) mediantetípicos la gasificación (es decir, diesely ladefermentación F-T, bioDME bioSNG). Los orecursos para estos combustibles son cultivos forestales de ciclos cortos (álamo, sauces y eucaliptos), hierbas perennes (miscanthus, pasto y caña de alpiste) y los residuos de la industria de la madera, la silvicultura y la agricultura (Naik et al., 2010). El diesel de F-T o BTL, es un sustituto completo de diesel, donde la biomasa lignocelulósica se gasifica para producir gas de síntesis que a su vez es transformado en hidrocarburos líquidos, principalmente diesel y queroseno. El bioSNG es un combustible que puede ser utilizado en los vehículos de gasolina con ligeras adaptaciones. La biomasa lignocelulósica se gasifica para producir gas de síntesis que a su vez transforma en metano y/o DME. El 62


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bioDME es un combustible que puede ser utilizado en los vehículos diesel, con ligeras adaptaciones (Naik et al., 2010). III.2.1. Procesos de conversión generales Hay dos rutas aprincipales disponibles para lael tratamiento producción termoquímico de líquidos biocombustibles partir de biomasa, una implica y otra el procesamiento bioquímico. El tratamiento termoquímico define la conversión de biomasa en una gama de productos, por descomposición térmica y una reformación química, y consiste esencialmente en el calentamiento de biomasa en presencia de diferentes concentraciones de oxígeno. La clara ventaja del tratamiento termoquímico es que, esencialmente, puede convertir todos los componentes orgánicos de la biomasa en comparación con el procesamiento bioquímico que se centra sobre todo en los polisacáridos (Gomez et al., 2008). En los procesos de conversión de lignocelulosa, la biomasa y la utilización de la combinación de tecnologías para la producción provee otro valor agregado de productos químicos (Figura 3.6) y el ejemplo de algunas biorefinerías sobre la base de las diferentes materias primas, han sido discutidas con miras a la utilización integrada de la biomasa (Naik et al., 2010).

Figura 3.6. Producción de biocombustibles de primera y segunda generación a partir de la biomasa (Naik et al., 2010).

En la Figura 3.6 se muestra un resumen de los procesos generales para la obtención de biocombustibles clasificados en base a la materia prima alimenticia y no alimenticia y los procesos que se pueden aplicar a la materia 63


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lignocelulósica (cabe señalar que esta clasificación ya no se hace para establecer el tipo de generación del biocombustible). III.2.1.1. Conversión termoquímica La conversión termoquímica incluye en la lacombustión directa, lagasificación, licuefacción y pirólisis como se muestra Figura 3.5. Cuando biomasa se calienta bajo condiciones deficientes de oxígeno, genera la síntesis de gas, o gas de síntesis, que consiste principalmente de una mezcla de hidrógeno y monóxido de carbono. Este gas de síntesis puede ser usado directamente o para procesar otros productos líquidos o gaseosos. En este sentido, la conversión térmica y química de la biomasa es muy similar a la del carbón (Naik et al., 2010).

Figura 3.7. Resumen de procesos para la obtención de biodiesel, de diferentes materias primas (IMP, 2004-2006).

Los principales procesos termoquímicos implicados en la obtención del biodiesel de segunda generación son la gasificación y la pirolisis. Para el caso de la pirolisis se aplica un hidrotratamiento, como parte de la refinación del biocrudo obtenido, llevándolo con esto al biodiesel (Figura 3.7). Y para la 64


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gasificación se aplica una síntesis de F-T, para la obtención del biodiesel (Figura 3.7). III.2.1.1.1. Gasificación La gasificación no es una tecnología,sólo sin ha embargo su uso viable paralos la conversión de biomasa ennueva un combustible sido investigado durante últimos treinta años. El gas de síntesis se puede producir a partir de biomasa por dos vías a saber, catalítica y no catalítica. El proceso no catalítico requiere una temperatura muy alta de operación, tan alta como 1,300ºC, mientras que el proceso catalítico puede ser operado en temperaturas menores. Con más ventajas en la catálisis, el requerimiento de la temperatura se espera que sea menor que el valor actual de 900ºC aproximadamente (Lee et al., 2007). El proceso de gasificación de la biomasa consiste en hacerla reaccionar con aire, oxígeno, o una corriente de vapor de agua, para producir una mezcla gaseosa de CO, CO2, H2, CH4 y N2 conocida como gas de síntesis, según las proporciones de loscombustible gases componentes. produccióndede energía gas es principalmenterelativas útil como para la La generación estacionaria, mientras que el gas de síntesis puede ser el que se utiliza para hacer una serie de combustibles y productos químicos intermedios. Los hidrocarburos de la síntesis de F-T van seguidos por una reacción adicional para producir hidrocarburos oxigenados o combustibles líquidos. La reacción de WGS utiliza CO y H2O para producir CO2 e H2. Estos productos se pueden utilizar para aumentar la producción del gas de síntesis por medio del enriquecimiento de H2 (Steen y Claeys, 2008). La síntesis de F-T se ha utilizado desde 1930 para producir hidrocarburos partiendo del gas de síntesis. La producción de metanol a partir de gas de síntesis se ha practicado desde la década de 1920 (Naik et al., 2010). En la Figura 3.8 se muestra la reacción de gasificación.

Figura 3.8. Reacción de gasificación (Aguilar et al., 2007).

III.2.1.1.2. Pirólisis La pirólisis es la degradación térmica de la biomasa por el calor en ausencia de oxígeno (Figura 3.9), lo que resulta en la producción de carbón (sólido), biocrudo (líquido) y combustibles gaseosos. La pirólisis de la biomasa ha sido estudiada con el objetivo de recuperar un biocombustible con poder calorífico medio-bajo. Dependiendo de las condiciones de operación, la pirólisis se puede dividir en tres subclases: (a) pirólisis convencional, (b) pirólisis rápida y (c) pirólisis instantánea (Naik et al., 2010).

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Figura 3.9. Reacción de descomposición térmica (Singh y Singh, 2010). a) Pirólisis convencional La pirólisis convencional ocurre con un tipo de calentamiento lento (0.1 a 1 K/s) y tiempo de residencia de 45 – 550 s con madera sólida. En la primera etapa la descomposición de la biomasa que se produce es entre 550 y 950internos K y se llama prepirólisis. Durante esta etapa, existen algunos reajustes tales como la eliminación de agua, rotura del enlace, la aparición de radicales libres, formación de carbonilo, un grupo carboxilo y el grupo hidroperóxido toma lugar (Naik et al., 2010).

La segunda etapa es la descomposición de sólidos que corresponde al proceso de pirólisis principal. Se continúa con una tasa rápida de descomposición que lleva a la formación de los productos de la pirólisis. Durante la tercera etapa, la descomposición de carbón es a una velocidad muy lenta y esto forma residuos sólidos ricos en carbono (Shafizadeh, 1982). b) Pirólisis rápida Se produce en un rango de alta temperatura de 850-1,250 K con velocidad de calentamiento rápido (10 a 200 K/s), con un tiempo de residencia corto (0.5 a 10 s) y partículas finas (<1 mm). La pirólisis rápida se recomienda para la obtención de productos líquidos y/o gaseosos (Shafizadeh, 1982). En el proceso rápido de pirólisis, la biomasa se descompone para generar vapores, aerosoles y cenizas de carbón. Después del enfriamiento y la condensación de vapores y aerosoles de color marrón oscuro se forma un líquido móvil, que tiene un valor de calentamiento equivalente a la mitad del combustible La depirólisis rápida y produce 60-75% de biocombustibleconvencional. líquido, 15-25% sólidos carbón 10-20% de gases no condensados dependiendo de las materias primas (Shafizadeh, 1982). c) Pirólisis instantánea Se diferencia fuertemente de la pirólisis convencional, que se lleva a cabo poco a poco con partes de madera sólida. Se da en el rango de temperatura de 1,050-1,300 K, velocidad de calentamiento rápida (> 1,000 K/s), tiempo de residencia corto (<0.5 s) y partículas muy finas (<0.2 mm). La producción de biocombustible líquido a partir de la biomasa por un proceso de pirolisis, típicamente se lleva a cabo a través de una pirólisis instantánea, el biocombustible producido puede ser mezclado con el carbón para producir biolodo. El biolodo puede ser más fácil de alimentar al gasificador (condiciones 66


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del gasificador: 26 bar, 927-1,227 K) para la conversión eficiente de gas de síntesis. La conversión de biomasa en el biocombustible líquido puede tener una eficiencia de hasta un 70%. Los llamados biocrudos pueden ser utilizados en motores y turbinas. Su uso como materia prima para las refinerías también está siendo considerada (Demirbas, 2004; Mohan et al., 2006). III.2.2. Tecnologías para producción de biodiesel de segunda generación III.2.2.1.Hidrotratamiento de aceites vegetales (diesel verde) Los aceites vegetales son materias primas renovables que se utilizan actualmente para producción de biocombustibles a partir de recursos sostenibles de biomasa. La tecnología existente para la producción de combustible diesel a partir de aceites vegetales, como la colza, soya, canola y aceite de palma en gran parte se centró en la transesterificación con metanol de los aceites para producir biodiesel basado en FAME. La futura proliferación de los biocombustibles depende del desarrollo de nuevas tecnologías de procesos para producir combustibles para el transporte de alta calidad con materias primas de origen biológico. Estos nuevos biocombustibles deben ser compatibles con la infraestructura de transporte de combustible existente y ser económicamente factibles (Naik et al., 2010). Los investigadores de todo el mundo están en la búsqueda de diferentes rutas de procesamiento para convertir los aceites vegetales en un diesel combustible o mezcla de alta calidad que sea totalmente compatible con los derivados del diesel de petróleo. El diesel rico en n-parafinas conocido como "diesel verde", es producido a partir de materias primas renovables que contienen triglicéridos y ácidos grasos por el proceso de saturación catalítica, hidrodesoxigenación, descarboxilación e hidroisomerización (Naik et al., 2010). Tabla 3.1. Comparación de propiedades del diesel verde con el biodiesel (FAME) y el diesel de petróleo (Kalnes et al., 2007).

% Oxígeno Gravedad específica Azufre (ppm) Poder calorífico (MJ / kg) Punto de nublamiento (ºC) Destilación (ºC) Índice de cetano Estabilidad

Diesel de petróleo UBA* 0 0.84

Biodiesel FAME 11 0.88

Diesel verde 0 0.78

<10 43

<1 38

<1 44

-5

-5 a +15

-10 a +20

200-350 40 Buena

340-355 50-65 Marginal

265-320 70-90 Buena

*UBA: Ultra Bajo en Azufre

Esta tecnología puede ser ampliamente utilizada para cualquier tipo de materia prima derivada de aceites para producir un sustituto del diesel rico en nparafinas. Este producto, conocido como diesel verde, es un combustible sin azufre, ni aromáticos, con un alto valor de cetano en la mezcla. Las 67


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propiedades de fluidez en frío del combustible se pueden ajustar en el proceso para cumplir con las especificaciones dadas, ya sea del combustible puro o mezclado. En la Tabla 3.1 se comparan las propiedades del diesel verde con el diesel de petróleo y el biodiesel (FAME) (Naik et al., 2010). El diesel verde alto deseíndice y buenas propiedades de tiene fluidezunenvalor frío.más También tiene deunacetano estabilidad de almacenamiento excelente y es totalmente compatible para mezclar con la mezcla estándar de derivados del diesel de petróleo. En contraste con el biodiesel (FAME), las propiedades de diesel verde no dependen del origen del alimento y este diesel verde es totalmente desoxigenado por lo que es fácilmente mezclable con el diesel de petróleo (Naik et al., 2010). III.2.2.2. Biodiesel HTU El proceso HTU puede utilizarse para la conversión de un amplio rango de materias primas de proceso fue especialmente para biomasa húmeda. Enbiomasa. el procesoElHTU la biomasa reacciona en diseñado agua líquida a alta presión y relativamente baja temperatura. El principal producto de esta reacción es un líquido consistente de varios tipos de hidrocarburos, o “biocrudo”. Es similar al combustible fósil y no mezclable con agua. Las

fracciones más ligeras de este biocrudo pueden mejorarse para componentes de combustible diesel. El diesel HTU se produce por medio de un proceso llamado HDO. En este proceso, el oxígeno se remueve del biocrudo al añadir hidrógeno (Nabera et al., 1999). III.2.2.3. Biodiesel de F-T o diesel sintético (BTL) Franz Fischer y Hans Tropsch estudiaron por primera vez la conversión de gas de síntesis (CO e H2) en gran número de compuestos orgánicos útiles, en el año de 1923, en este momento ya es una tecnología establecida (Naik et al., 2010). Esta tecnología fue usada durante la segunda guerra mundial para la fabricación de combustible a partir de carbón. En Sudáfrica se construyeron varias plantas procesadoras que producen combustibles a partir de carbón a fin de abastecer el país con combustible durante los embargos comerciales en la época del "apartheid"; tales plantas siguen operando (Hackenberg, 2008). convertido El gas de en síntesis gran número producido de compuestos por la gasificación orgánicos. deEllaproceso biomasa de conversión puede ser de CO e H2 en la mezcla de combustibles líquidos o hidrocarburos sobre catalizadores de metales de transición se conoce como crudo de F-T. Los procesos de síntesis de F-T tienen gran flexibilidad en las materias primas (carbón, biomasa, gas natural) y el combustible producido por proceso de F-T tiene bajo contenido de azufre (Naik et al., 2010). La gran atracción de la reacción de F-T es el proceso de polimerización en el que se producen ceras de muy alto peso molecular que son necesarias para el hidrocraqueado y así producir el diesel sintético. Algunas de las publicaciones recientes que el de la tecnología proceso F-T para lay conversiónindican de biomasa en uso hidrocarburos sintéticos,delpuede ser prometedor 68


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una alternativa menos contaminante comparado con combustibles convencionales. La gasificación de la biomasa puede proporcionar la oportunidad de convertir gas de síntesis en combustibles sintéticos como el H 2 y el crudo de F-T. La gasificación de la biomasa produce el gas de síntesis, que contiene productos de la degradación de biomasa, como hidratos de carbono (celulosa, y lignina. CH Las (8-11%), mezclas benceno/tolueno/xileno de gas constan de CO(0.84(2836%), CO2hemicelulosa) (22-32%), H2 (21-30%), 4 0.96), etano (0.16-0.22), alquitrán (0.15 a 0.24). La reacción general de F-T se presenta a continuación (Balat, 2006). Donde n es la longitud media dela cadena de hidrocarburos y m es el número de átomos de hidrógeno respecto a los carbonos del hidrocarburo. La reacción es exotérmica y el producto es una mezcla de diferentes hidrocarburos en que las parafinas y las olefinas son piezas principales. En F-T una mol de CO dos moles de H 2 et enal., presencia para formar unareacciona cadena decon hidrocarburos (Naik 2010). de un catalizador, El -CH2- es la piedra angular de los hidrocarburos de cadenas grandes. Los productos de F-T son hidrocarburos alifáticos de cadena lineal principalmente. Además de los hidrocarburos de cadena lineal con ramificaciones, se forman alcoholes primarios en cantidades menores. La distribución de los productos obtenidos a partir de F-T incluye hidrocarburos ligeros como CH4, etileno (C2H4) y etano (C2H5), gas LP (C3-C4), propano (C3), butano (C4), gasolina (C5-C12), diesel (C13-C22) y cera (C23-C33). Algunas materias primas de la biomasa contienen restos de contaminantes tales como NH3, H 2S, HCl, polvo y cenizas alcalinas. La decomo los temperatura, productos depende catalizador y los parámetros deldistribución proceso tales presión ydel tiempo de residencia (Naik et al., 2010). El diesel sintético BTL de segunda generación se fabrica típicamente mediante gasificación de la biomasa seguida por un proceso F-T. El procesamiento BTL consiste en cuatro pasos: (i) pirolisis de la biomasa; (ii) gasificación; (iii) tratamiento del gas; y (iv) síntesis del combustible. El gas sintético es convertido en combustible mediante el proceso F-T, el mismo que convierte el gas sintético en combustible líquido mediante catalizadores y altas temperaturas (Hackenberg, 2008). Las reacciones primarias y secundarias que se dan2007). en la síntesis de F-T son las que se presenta en la Figura 3.10 (Aguilar et al., Las reacciones principales son reacciones muy exotérmicas, que se llevan a cabo sobre catalizadores de cobalto o hierro. Para un buen rendimiento se requiere alta presión (típicamente 20 - 30 bar) y temperatura (200 – 350ºC). Por encima de los 400ºC la formación de CH 4 resulta excesiva. Cabe mencionar que las reacciones secundarias son indeseables (Aguilar et al., 2007).

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Figura 3.10. Reacciones primarias y secundarias de la reacción de F-T (Aguilar et al., 2007).

En la Figura 3.11 se mencionan ejemplos de catalizadores utilizados y algunos de los productos obtenidos, de acuerdo al catalizador y condiciones (Aguilar et al., 2007):

Figura 3.11. Resumen de condiciones y catalizadores usados en el proceso de F-T (Aguilar et al., 2007).

La composición química del diesel sintético BTL es muy diferente a la del biodiesel de primera generación (Hackenberg, 2008). La industria automovilística tiene grandes expectativas respecto a los biocombustibles BTL fabricados a partir de gas sintético. La razón de ello reside en la posibilidad de diseñar el producto final de acuerdo a las necesidades de los motores, mientras se modifica su composición química durante el procesamiento. Por ello se denomina “combustibles sintéticos BTL” o

también "designer fuels". Diseñar los combustibles "a medida" permitiría optimizar la eficiencia energética, rendimiento,2008). las emisiones de los motores y del combustible al mismo tiempoel(Hackenberg,

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Los combustibles BTL son enteramente compatibles con los combustibles fósiles en todas las proporciones de mezcla. Ello implica también que es posible introducirlos a la infraestructura de abastecimiento existente sin modificar la misma. Además son indudablemente mucho más limpios que los combustibles fósiles, porque la tecnología de su procesamiento requiere la eliminación de cualquier contaminante del gas sintético (Hackenberg, 2008). El contenido energético del combustible BTL es solamente tres por ciento inferior al del diesel fósil, por lo que 1.03 litros de combustible BTL sustituyen a un litro de diesel fósil (Hackenberg, 2008). En la Figura 3.12 se muestra un diagrama simplificado de las principales etapas a seguir en el proceso de F-T para la producción de combustibles BTL.

Figura 3.12. Principales etapas para la producción de combustibles BTL (Kavalov y Peteves, 2005).

III.2.3. Obtención de biocombustibles líquidos basados en la licuefacción y la pirolisis rápida La licuefacción y la pirólisis rápida pueden ser procesos termoquímicos que llevan a la obtención de diversos productos que van desde aplicaciones químicas hasta uso como biocombustibles, y ambos procesos están basados en materia prima lignocelulósica. La licuefacción de la biomasa ha sido investigada en presencia de solución de álcalis, glicerina, propanol, butanol o licuefacción directa. Por lo general la licuefacción produce aceites de alta viscosidad insolubles en agua, y requiere de solventes, reduce gases como el CO e H2 y/o los catalizadores presentes en la biomasa (Rowlands et al., 2008). En la conversión termoquímica de la biomasa los materiales lignocelulósicos se pueden convertir directamente en un líquido similar a los aceites combustibles 71


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pesados, haciéndolos reaccionar con gas de síntesis en presencia de un catalizador adecuado. La licuefacción acuosa lignocelulósica implica la segregación de la ultraestructura de la madera, seguido por una despolimerización parcial de los compuestos constitutivos (Apell et al., 1971). En la licuefacción se produce de hidroxilo desoxigenación además la descarboxilación del álcali, éster formado por el lagrupo y los iones formato derivados del carbonato (Naik et al., 2010). El hidrocarburo pesado obtenido en el proceso de licuefacción es un líquido alquitranado y viscoso, que a veces causa problemas en el manejo. Por esta razón, se necesitan añadir a la reacción del sistema algunos solventes orgánicos (por ejemplo, propanol, butanol, acetona, metil etil cetona, acetato de etilo). Todos estos solventes, con excepción del acetato de etilo, se pueden reproducir de la biomasa durante la licuefacción. Esto sugiere que el solvente puede ser recuperado para su reutilización. El rendimiento de aceite es mayor con la licuefacción catalítica acuosa que con la licuefacción acuosa no catalítica. El rendimiento promedio del biocombustible es de alrededor de 31% en el proceso no catalítico y el 63% en el proceso catalítico (Demirbas, 2004). En el proceso de licuefacción, la cantidad de residuos sólidos aumenta en proporción con el contenido de lignina. La lignina es una macromolécula, que consta de alquilfenoles. En general se acepta que los radicales libres son fenoxi, formados por la descomposición térmica de la lignina por encima de 525 K y que los radicales tienen una tendencia para formar residuos sólidos a través de condensación y polimerización (Demirbas, 2004). El biocombustible obtiene de orgánicos la madera seca por HPL resulta en una mezcla compleja que de se compuestos volátiles, ácidos, alcoholes, aldehídos, éteres, ésteres, cetonas y componentes no volátiles (Naik et al., 2010).

Figura 3.13. Reactor de lecho fluidizado para el proceso de pirólisis rápida (Naik et al., 2010). 72


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El biocrudo es producido por el proceso de pirólisis rápida, en este proceso, la clase orgánica de compuestos, tales como celulosa, hemicelulosa y lignina, entre otros, se descomponen térmicamente a moderada temperatura (400600ºC) en ausencia de oxígeno para producir: biocrudo (60-70%), carbón (1325%), gas como H2 y CO e hidrocarburos ligeros (13-25%). El rendimiento y la composición química del biocrudo dependen de las materias primas alimentadas y las condiciones del proceso como: tamaño de las partículas de la biomasa (2-5 mm), tiempo de residencia (0.1- 2 s) y tipo de reactor. En general los tipos de reactores, que actualmente son utilizados son: reactor de lecho fluidizado, de lecho fluido circulante, lecho fluidizado rápido, etc (Figura 3.13) (Naik et al., 2010). El biocrudo es marrón oscuro, viscoso, corrosivo y ácido, con olor característico a humo, es utilizado como combustible para calderas, gas para turbinas, motores diesel y motores estacionarios. El biocrudo tiene una composición química compleja, que contiene productos químicos de biomasa lignocelulósica, como alcoholes alifáticos, aldehídos, furanoides, pirenoides, bencenoides, ácidos grasos e hidrocarburos de alta masa molecular, etc., estos componentes se mezclan con agua (25 - 45%), que se forma en el proceso de pirólisis para crear una emulsión con los componentes orgánicos. Por lo tanto, una amplia gama “químicos verdes” pueden ser obtenidos del biocrudo por extracción con solventes. La extracción con fluidos supercríticos, como el CO 2 supercrítico puede separar selectivamente, lo que añade valor a los productos químicos a partir de biocrudos, estos compuestos químicos pueden ser utilizados como resina natural, saborizante en los alimentos, conservantes de madera, fertilizantes de liberación lenta, productos farmacéuticos, etc (Naik et al., 2010). III.2.4. Aprovechamiento directo de la biomasa a través de la combustión Cabe mencionar que otro proceso termoquímico es la combustión directa, la cual es una forma de aprovechamiento de la energía de la biomasa, esta ha sido una de las más usadas desde el inicio del fuego, aunque el rendimiento es muy bajo. La combustión es la reacción química entre un combustible y el oxígeno que habitualmente tiene lugar en el aire (lo que comúnmente se llama como “quemar”). Los productos son CO 2 y H2O, con liberación de calor. La biomasa que se quema es frecuentemente utilizada para estufas y calentadores domésticos. Las emisiones de azufre (0.05-0.2% en peso) son mucho más bajas y la formación de partículas se puede controlar en la fuente (Naik et al., 2010). III.3. Análisis FODA aplicado a los principales procesos de producción de biodiesel El análisis FODA, tiene como finalidad hacer una evaluación individual de cada una de las tecnologías expuestas para la obtención del biodiesel. En este análisis la situación interna se compone de dos factores controlables: fortalezas y debilidades, mientras que la situación externa se compone de dos factores no controlables: oportunidades y amenazas.

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En la Tabla 3.2 se muestra el resumen de los principales procesos para obtención de biodiesel, materia prima usada en cada ruta, los productos obtenidos, tecnología usada, calidad de los productos y las emisiones de CO 2. Tabla 3.2. Resumen de procesos para la obtención de biodiesel (The National Non-Food Crops Centre York, 2007). Biodiesel (FAME)

Hidrotratamiento de Aceites Vegetales Hidroconversión en unidad de hidrotratamiento de refinería. Aceites vegetales Diesel Verde

BTL

Pirólisis de la Biomasa

Gasificación y síntesis F-T.

Pirólisis rápida (anaeróbica) y tratamiento de la biomasa. Biomasa Biocrudo, carbón y/o gas. Moléculas complejas, hidrocarburos de alto peso molecular, agua, carbón sólido

Rutas de proceso

Transesterificación.

Alimentación Producto

Aceites vegetales Biodiesel (FAME)

Tipo de producto químico

Ésteres metílicos de ácidos grasos

Principalmente hidrocarburos parafínicos en un intervalo de ebullición similar al diesel

Calidad del producto

Problemas de consistencia y estabilidad 1.6 – 2.3 (kg CO2 / kg aceite

Alta

Principalmente hidrocarburos parafínicos lineales y ramificados provenientes de la degradación de ceras liquidas por síntesis de F-T Alta

0.5 – 1.5 (kg CO2 / kg

-61 a -91% comparado al diesel

Análisis de ciclos de vida

Biomasa Diesel sintético

Baja calidad en el aporte de energía ---

(emisiones equivalente) aceite fósil CO2) de equivalente) Nota: El valor del diesel reportado es 3.8 kg / kg de aceite equivalente.

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En la Tabla 3.3 se muestra el análisis FODA aplicado al biodiesel (FAME). Tabla 3.3. Análisis FODA aplicado al biodiesel FAME (The National Non-Food Crops Centre York, 2007).

FAME Fortalezas El proceso es simple con un bajo costo de capital de la planta. Alto volumen de conversión al biodiesel producto. Experiencia comercial de funcionamiento de plantas. Aumento del tamaño comercial de la planta con una tecnología madura además de proveedores tecnológicos experimentados en el área.

Oportunidades Procesos de mejora que pueden ayudar a reducir los costos de producción en países en vías de desarrollo. Desarrollo de nuevos procesos para convertir la glicerina (subproducto) en un producto más valioso.

Debilidades Problemas de consistencia y calidad en el biodiesel. Suministro de materia prima limitada, en particular para satisfacer futuros objetivos de los biocombustibles. La competencia por la tierra en la producción de alimentos. El aumento en el costo de materia prima, tiene un gran impacto sobre el costo de producción. Subproductos. Flujos de residuos, incluidos los catalizadores gastados. Beneficios ambientales más bajos que otras rutas de obtención de biodiesel. Se necesita metanol como coalimentación. Amenazas Aumento de la competencia con la materia prima para procesos alternativos como el hidrotratamiento de aceites vegetales. Aumento en la competencia por la tierra en la producción de alimentos. Los altos costos de materias primas y el exceso de oferta de la glicerina como producto secundario aumentarán significativamente los costos de producción.

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En la Tabla 3.4 se muestra el análisis FODA aplicado al diesel verde obtenido por hidrotratamiento de aceites vegetales. Tabla 3.4. Análisis FODA aplicado al diesel verde obtenido por hidrotratamiento de aceites vegetales (The National Non-Food Crops Centre York, 2007).

Hidrotratamiento de Aceites Vegetales Fortalezas Alto volumen de conversión al biodiesel producto. Alta calidad del producto, por ser proceso de segunda generación. Mezcla de productos con diesel de origen fósil en todas las proporciones. Grandes reducciones en el ciclo de vida de las emisiones de CO2, similar a los procesos de segunda generación. No hay subproductos, tales como glicerina. Oportunidades Buen ajuste con los procesos de las refinerías existentes. Las primeras plantas comerciales ya están llegando a los mercados.

Debilidades Tecnología de segunda generación basada en materias primas como aceites vegetales y grasas animales. Requerimiento adicional de hidrógeno. Alto costo de capital en comparación con las plantas de biodiesel (FAME). Costos de inversión inciertos.

Amenazas Aumento en la competencia con la materia prima de la producción por FAME, por la oferta potencial y el impacto de costos.

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En la Tabla 3.5 se muestra el análisis FODA aplicado al diesel BTL. Tabla 3.5. Análisis FODA aplicado al biodiesel BTL (The National Non-Food Crops Centre York, 2007).

BTL Fortalezas

Debilidades

Tecnología de segunda generación que puede convertir una amplia gama de tipos de biomasa con plantas de grandes capacidades. Alta calidad de producto en comparación al biodiesel FAME. Mezclas de productos en todas las proporciones con el diesel fósil. Reducciones del 90% en el ciclo de vida de las emisiones de CO2 en

Ninguna operación comercial grande. Costo de capital de la planta muy alto en comparación con los procesos de primera generación. Tanto la gasificación como el proceso de conversión involucran costos muy altos de capital tecnológico. Necesita 5 toneladas de biomasa seca de alimentación por tonelada de diesel sintético producido.

comparación con dieselpor fósil. Rendimientos máselaltos hectárea de tierra en comparación con los procesos de primera generación. Capaz de alcanzar los objetivos futuros para un mayor mercado de biocombustibles.

Costos más elevados que los de producción primera generación pero costos de materia prima más bajos. Tecnologías alternativas de gasificación orientadas comercialmente primero a aplicaciones de calor y energía eléctrica.

Oportunidades

Amenazas

Aprovechar la experiencia de la comercialización de las tecnologías

Alto costo de capital y plantas BTL de pequeña escala pueden limitar o

GTL y CTL.

impedir mayor. una aplicación comercial El acceso a la tecnología F-T puede ser limitada. Las tecnologías de gasificación potenciales pueden no ser desarrolladas para aplicaciones de BTL a grandes escalas.

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En la Tabla 3.6 se muestra el análisis FODA aplicado a los combustibles obtenidos en base a la pirólisis de la biomasa. Tabla 3.6. Análisis FODA aplicado a los combustibles obtenidos en base a la pirólisis de la biomasa (The National Non-Food Crops Centre York, 2007).

Pirólisis de la Biomasa Fortalezas Tecnología simple en comparación con las plantas de conversión. Convierte la biomasa en un portador de energía (ya sea biocrudo o aceite / lodo de carbón). El portador de energía es más fácil de manejar y transportar que la biomasa. Pequeñas unidades locales pueden proveer de alimentación a grandes plantas de conversión centrales (pero véase debilidades). Sin residuos, subproductos de calor y electricidad.

Oportunidades Basarse para una futura comercialización en la experiencia de la conversión de biomasa para aplicaciones de calor y energía eléctrica. Futuras mejoras en la calidad del biocrudo.

Debilidades Gran parte de la tecnología necesita un largo periodo para el desarrollo de BTL. Experiencia comercial muy limitada y las unidades comerciales actuales son relativamente de pequeña capacidad. Una gran escala para BTL necesitaría ~70-130 unidades comerciales para producir ~30,000 b/día de diesel sintético. Variedad de diferentes diseños de reactores en desarrollo, cada uno a diferente escala en cuestión. La biomasa de alimentación requerida debe ser finamente molida y con bajo contenido de humedad. Baja calidad de los biocrudos obtenidos. Dificultad para mejorar el biocrudo directamente. Pérdida para BTLde(~la7eficiencia toneladasde deconversión biomasa seca por tonelada de diesel sintético obtenido). Amenazas Podría ser desarrollado solo para aplicaciones de calor y de energía eléctrica, y no BTL. Aumentar la escala de producción puede limitar cualquier aplicación a BTL.

De acuerdo a los análisis mostrados es fácil ver el alto potencial que existe con varias de las tecnologías de producción de biodiesel, sobre todo la tecnología basada en BTL, la cual aunque todavía no está siendo explotada de la forma que podría, muestra grandes fortalezas que podrían posicionarla como una de las principales formas de producción en las futuras producciones de biodiesel. En la Figura 3.14 se observa la forma en que el biodiesel de segunda generación ha ido posicionándose en el mercado y aunque en la actualidad aún no está en un periodo de competencia, como el biodiesel de primera generación, surge ya en este momento una necesidad de comenzar a pensar en futuros no tan lejanos, donde esta tecnología se posicione en una estado de 78


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competencia tecnológica y los medios que se tendrán para hacer frente a esta nueva etapa energética.

Figura 3.14. Grado de desarrollo de las diferentes tecnologías empleadas para la producción de biocombustibles al año 2010 (Abengoa, sin fecha).

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Capitulo IV. Análisis para producir biocombustibles de segunda generación en México. IV.1. Características generales de México México se con encuentra en América una ylínea de Caribe, costa total de 9,330 km, el Océano Pacífico,del el Norte Golfo ydetiene México el Mar ocupa 2 una superficie total de 1,972,550 km , casi el 98% de los cuales es superficie continental, incluyendo islas. Está compuesto por 31 estados y el Distrito Federal, los 31 estados pueden dividirse en siete regiones: Noroeste (Baja California, Baja California Sur, Sonora, Chihuahua, Durango, Sinaloa), noreste (Coahuila, Nuevo León, Tamaulipas), centro-norte (Zacatecas, San Luis Potosí, Aguas Calientes, Querétaro, Guanajuato), centro-sur (Morelos, Estado de México, Hidalgo), oeste (Nayarit, Jalisco, Colima, Michoacán), este (Veracruz, Puebla, Tlaxcala), al suroeste (Guerrero, Oaxaca, Chiapas) y sureste (Yucatán, Quintana, Campeche, Tabasco) (Eisentraut, 2010). La Tabla 4.1 ofrece una visión general de algunos índices económicos básicos e información sobre la población en México (Eisentraut, 2010). Tabla 4.1. Información general de la población y de los índices económicos básicos en México (IEA Statistics, 2009). Parámetro Población Tasa de crecimiento poblacional PIB (PPA)

Unidad Millones %

Valor 109.96 1.14

Año 2008 2008

Miles de millones de US$

1578

2008

1435 4.8

2006

0.842 <5%

2006 2003-2005

255.97

2006

177.43

2006

-76.75

2006

3.97

2006

PIB (PPA) per cápita Pobreza extrema % del total de la población IDH Desnutrición % del total de la población Producción de Mtoe energía Suministro total de Mtoe energía primaria Energía importada Mtoe neta Emisiones de tCO2 /cápita CO2/cápita

México es el sexto mayor productor de petróleo en todo el mundo, pero la producción ha ido disminuyendo desde 2004. Aproximadamente el 25% del gas natural y casi el 75% del carbón utilizado en México tienen que ser importados. El suministro de energía primaria del país se cubre principalmente por el petróleo, con un aporte del 49%, seguido por el gas natural 27% y productos derivados del petróleo 8% (ver Figura 4.1). La generación de electricidad llegó a 249,700 GW-h en el año 2006, suministrados principalmente por gas natural, con un aporte del 46%, el aceite con un 22% y el carbón con 13% (IEA Statistics, 2009). 80


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Figura 4.1. Distribución total de la energía primaria (IEA Statistics, 2009).

Aproximadamente 5.3 millones 5% de la del población México, viven en pobreza extremade(<2personas, US$/día).oLaeldistribución ingreso de es muy desigual, con ligeras mejoras en los últimos años. La pobreza se concentra en las regiones rurales en el área montañosa de la Sierra Madre Occidental y en las zonas indígenas, principalmente en el centro y sur del país, además de las regiones montañosas del noroeste. El porcentaje de personas desnutridas es inferior al 5% y está por debajo del promedio de América Latina, que es del 8%. El acceso a los alimentos puede haberse deteriorado debido al aumento de precios del 25% entre 2005 y 2008, lo cual fue de manera desproporcionada y más alta que la tasa de inflación general acumulada del 15% (Cámara de Diputados, 2008). IV.1.1. Condiciones naturales para la producción de materia prima para biocombustibles Debido a sus montañas y la gran extensión de norte a sur, México tiene una amplia gama de condiciones climáticas. Alrededor del 61% de México es de clima árido a semiárido, con la mayoría de estas áreas ubicadas en el norte y centro del país. De la meseta central las precipitaciones van aumentando hacia el sur, y oscilan entre los 300 a 600 mm/año en la parte sur de la meseta. Las zonas costeras en el norte son muy áridas y en promedio reciben menos de largomm/año 130 de la costa a lodel largo Golfo. de La la costa regióndel delPacífico sur se caracteriza y de 250 apor 600 unmm/año, clima tropical a lo con lluvias estacionales que van desde 1,500 a 2,000 mm/año y temperaturas de 21-27 °C durante todo el año. Las temperaturas son moderadas en las tierras altas, lo que también crea una barrera natural para la producción de cultivos. La erosión es un problema en el centro montañoso y las regiones del suroeste. Los suelos más fértiles son de origen volcánico y se encuentran en la meseta central. La irrigación en el norte árido y semiárido puede conducir a tener una tierra muy productiva (FAO, 2009; Martínez, 2006). La vegetación se caracteriza por monte en las regiones áridas y semiáridas, pastizales en las zonas con una precipitación anual en aumento y de pino-encino en la sierra. Al sur, la vegetación natural se compone de talados, bosquespredominan tropicales caducifolios semideciduos y donde los bosques han sido los pastos. y 81


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IV.1.2. Agricultura y silvicultura El sector agrícola contribuye con alrededor del 4% del PIB, que es una cantidad relativamente pequeña en comparación con una fuerza de trabajo agrícola, que representa alrededor de 6.37 millones de trabajadores, lo que equivale al 16% de población activa. La falta de precipitaciones la agricultura sea muyladependiente de la disponibilidad de agua y del hace riego.que Como resultado, sólo el 16% de la superficie total es cultivable, de la cual casi el 20% es de riego. La superficie forestal que incluye varios tipos de matorral, robles, pinos y bosques tropicales latifoliados representan el 65% de la superficie total. El área forestal ha disminuido a expensas de la superficie agrícola y la tasa actual de deforestación es de alrededor de 350,000 Ha/año. La industria forestal es de menor importancia, pero en las zonas rurales, la madera se utiliza como combustible para la calefacción y aplicaciones de cocina o como material de construcción (Rembio, 2009). Tabla 4.2. Producción agrícola y forestal en 2007 (FAOStat, 2009).

Producción agrícola Área de cultivo (1000 Ha)

Producción forestal

Maíz

7,800

Proporción de área cultivada (%) 28.3

Producción (1000 ton)

Rendimiento (ton/Ha)

Producto

Producción (1000 m3)

22,500

2.9

Madera en rollo Leña Madera industrial en rollo Papel y cartón

24,841

Frijol Sorgo

1,730 1,600

6.3 5.8

1,390 5,500

0.8 3.4

Azúcar de caña Trigo

680

2.5

50,680

74.5

602

2.2

3,000

5

Cebada

329

1.2

895

2.7

Madera aserrada Paneles a base de madera

2,743

Plátano

75

0.3

2,200

29.3

Arroz Soja

71 55

0.3 0.2

350 82

4.9 1.5

Pulpa de madera*

340

Cacahuate Área total

45 16,153

0.2

69 121,007

1.5

22,209 6,382 5,172

431

*1000 ton

Area forestal total (1,000 Ha)

64,238

En los últimos años la agricultura mexicana ha sufrido algunos cambios fuertes debido a la transformación de los derechos de propiedad sobre la tierra y los tratados de libre comercio. El maíz sigue siendo el ingrediente principal en la cocina y cubre grandes áreas en el valle central. Otro cereal importante es el sorgo, generalmente se cultiva en las regiones de Tamaulipas y Michoacán para grano o forraje. El cultivo y el procesamiento más grande de la industria agrícola lo forma la

caña de azúcar, pero la estructura de la pequeña 82


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propiedad hace que la producción sea costosa y limita la competitividad (Tabla 4.2) (Rembio, 2009; FAO, 2009; Martínez, 2006). Desde 1992, entro en vigor una nueva ley para reforzar los ejidos, tanto en el derecho como en el uso de las tierras cultivables y de pastoreo común, o para venderlos uso privado. Sin embargo, las tierras forestales no pueden ser vendidas oaparceladas y deben mantenerse como un bien común. Alrededor del 56% y el 70% de todas las tierras forestales están bajo esta propiedad social. A pesar de un programa iniciado en 1993 para certificar la propiedad de la tierra. Todavía hay gran incertidumbre de los derechos de la tierra (Eisentraut, 2010). IV.1.3. Producción actual de biocombustibles de primera generación en México La producción de biodiesel de primera generación se limita a plantas en pequeña escala con unas pocas miles de toneladas por año. La disponibilidad de materia prima es un obstáculo importante para el desarrollo de un biodiesel industrial, ya que el 90% de la demanda de semillas oleaginosas y el 35% de la demanda de carne se importan. El área actual cultivada de 63,000 Ha de soja (para base de comparación respecto a la cantidad de cultivos energéticos necesarios, se toman la soja y el cárcamo, ya que de estos existen grandes áreas de cultivos) tendría que aumentar hasta en 50 veces para abastecer la demanda de aceite vegetal para una mezcla de diesel-biodiesel del 5%, mientras que el área de cártamo actual de 113,000 Ha tendría que aumentar en 22 veces (Comité Nacional Sistema-Productos Oleaginosas, 2008; Martinez, 2006). IV.1.4. Política nacional de biocombustibles Desde febrero de 2008, México ha venido promocionando la Ley de Desarrollo de Bioenergéticos. Sin embargo, esta ley no se ha desarrollado con elementos tales como, objetivos de mezcla diesel-biodiesel o el apoyo financiero para la producción de biocombustibles y consumo, lo que limita la completa aplicación de la ley. No hay políticas de promoción específicas para biocombustibles de segunda generación, pero están siendo incluidas en un nuevo programa de investigación nacional sobre biocombustibles, que se está desarrollando actualmente por el CONACYT (Rembio, 2009). IV.1.5. Recursos financieros y humanos México tiene un grado de inversión de riesgo medio, pero estable. Las regulaciones de los negocios son evaluadas por los expertos como mediocres según el Banco Mundial, con barreras que van desde las autorizaciones al comenzar un negocio, una elevada presión fiscal y las regulaciones para la contratación de trabajadores. La fuerza de los sindicatos agrícolas del país, puede ser interpretada como un factor que contribuye a la disminución de la competitividad de la biomasa y la producción de biocombustibles. Debido a las industrias altamente desarrolladas de petróleo, gas y petroquímica, México posee ingenieros altamente calificados con alto nivel en las universidades agrícolas instituciones tecnológicas. las grandes inversiones de en plantas dey las biocombustibles de segunda Para generación y/o instalaciones 83


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mezclado diesel-biodiesel, la petrolera PEMEX, podría ser un actor clave, aunque el compromiso de PEMEX con los biocombustibles ha sido limitado hasta ahora. Sin embargo, sobre todo por la integración de México al TLCAN, los inversionistas internacionales podrían llenar este vacío con la producción de biocombustibles de segunda generación que es evaluada como prometedora. La corrupción se percibedel como problema en México, 2007 los mexicanos gastaron un promedio 8%unde sus ingresos paraenpagar sobornos. Sin embargo, esto no se considera un obstáculo clave para el desarrollo de biocombustibles de segunda generación (Eisentraut, 2010). IV.1.6. Infraestructura La red de carreteras de México se enfrenta a crecientes volúmenes de tráfico, también como resultado de los bajos gastos de mantenimiento en algunas regiones, existen malas condiciones de las carreteras, especialmente en las zonas rurales. Debido a las reformas estructurales, la calidad y eficiencia de los ferrocarriles y los puertos han mejorado en los últimos años. México cuenta con una red de carreteras de unos 360,000 km, de los cuales un tercio está pavimentado. Casi 67,000 km son caminos de tierra en mal estado. La red ferroviaria mide un total de 27,000 km, en su mayoría corriendo en dirección sur-norte, con algunas conexiones con los puertos del Golfo y del Pacífico. No hay rutas comerciales de navegación en el interior del país, pero debido a su favorable ubicación entre el Océano Pacífico y el Golfo de México, el país cuenta con 21 puertos, ocho en la costa del Golfo y 13 en la costa del Pacífico. Los principales puertos son Manzanillo y Lázaro Cárdenas en el Océano Pacífico, y Veracruz, Progreso, Coatzacoalcos y Tuxpan en el Golfo de México. Las carreteras son el modo de transporte más importante y son responsables de 86% del tráfico doméstico de carga. El ferrocarril y el cabotaje tienen alrededor del 7%, cada uno, de la carga total del volumen de transporte. Dado que sólo hay una producción limitada de biocombustibles en México, no hay infraestructura de producción de estos. Sólo una planta de etanol de maíz se ha construido con fines de biocombustibles, pero no es operativa (debido a que la normatividad actual en México está prohibido el uso de alimentos para la producción de biocombustibles). Por otra parte, tres plantas piloto de biodiesel están en su lugar, pero con una cantidad insignificante de producción. La planta de bioetanol y dos de las plantas de biodiesel se encuentran alrededor del centro de México, en Sinaloa, Michoacán y Nuevo León. La tercera planta de biodiesel se encuentra en el Sur. Como untres paíssituadas productor petróleo, México cuentaenconChiapas, seis refinerías de petróleo, en de la costa del Golfo (Reynosa, Madero y Minatitlán), una en la costa del Pacífico (Salina Cruz) y dos en el Valle Central (Salamanca y Tula). A causa del retraso de la inversión, hay una falta de capacidad de refinación y, en consecuencia, México importa hasta un 40% de la gasolina de consumo interno y hasta un 15% de su diesel (PEMEX, 2008). El transporte de la materia prima se lleva a cabo principalmente por camiones ligeros y pesados. Los camiones ligeros son utilizados para distancias cortas, mientras que los camiones pesados se utilizan para el transporte a corta y larga distancia. Exceptodesde para ellos maízEUA, y el sorgo, se transportan 3,000 km si se importan otras que materias primas hasta se transportan 84


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regionalmente a distancias mucho más cortas, distancias de menos de 70 km son típicas para la caña de azúcar y menos de 30 km para el aceite de palma. Dependiendo del tipo de vehículo de transporte utilizado, las cantidades estimadas de costos de transporte son de 0.03-0.75 US$/(ton-km). Dado que no es una cantidad considerable de biocombustibles los que son producidos o importados, no hay ningún biocombustible consumo existen algunas producciones regionales pequeñascomercial como el de biodiesel de (solo Chiapas), ni estaciones de servicio para estos. La flota automotriz de México cuenta con 25.7 millones de vehículos (al año 2006), de los cuales los automóviles particulares y vehículos de pasajeros representan casi el 60% (Tabla 4.3) (Eisentraut, 2010). Tabla 4.3. Flota vehicular en 2006 (Eisentraut, 2010). 2 Ruedas 605,954

Vehiculos de pasajeros y deportivos 15,354,378

Vehiculos comerciales ligeros

Camiones ligeros

Camiones semipesados

Camiones pesados

Autobuses

Microbuses

2,663,217

4,938,477

1,587,064

299,252

32,158

205,719

El consumo interno de combustible en México ascendió a casi 2,010 PJ en el año 2007, con la siguiente distribución de consumo: 70% de gasolina, 27% diesel y menos del 3% gas LP (IEA statistics, 2009). Una proyección para el año 2030 se muestra en la Tabla 4.4. Tabla 4.4. Consumo de combustible en 2006 y proyección para 2030 (IEA statistics, 2009). Gasolina 1,000 ton (PJ)

Diesel 1,000 ton (PJ)

Gas Natural 1,000 ton (PJ) 2007 31,427 (1,401) 12,515 (537) (1) 2030* 46,311 (2,056) 18,442 (791) (2) *Asumiendo un crecimiento lineal en cada sector.

Gas LP 1,000 ton (PJ) 1,391 (70) 2,567 (129)

Biocombustibles 1,000 ton (PJ) 0 No disponible

IV.1.7. Evaluación y logística de residuos agrícolas y forestales para materia prima Las principales fuentes de materias primas de segunda generación para la producción de biocombustibles en México son derivados de la cosecha y el procesamiento de los agrícolas. Yaresiduos que el se maíz es el cultivo agrícola más importante, unacultivos gran cantidad de los concentran en el Valle Central, que es la principal zona de cultivo del maíz. También grandes cantidades de residuos son generadas de la cosecha del sorgo en las regiones más áridas de Tamaulipas, Guanajuato y Michoacán; y la caña de azúcar en las regiones tropicales subhúmedas y húmedas. Sin embargo, teniendo en cuenta los distintos usos de los residuos, como forraje para el ganado o como fertilizante, la cantidad de residuos no utilizados es significativamente menor. Los residuos del procesamiento de la caña de azúcar (bagazo) o maíz (mazorcas) forman otra importante fuente potencial de residuos de biomasa, pero estos tienen otros usos, así como, por ejemplo, el bagazo se utiliza para la energía y la producción de pequeño calor. El hecho de que la industria de transformación de la madera es un sector en México explica la cantidad limitada de la 85


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explotación forestal y residuos de madera. Un 20-40% de 2 MtMS, de los residuos de la madera se utilizan en la industria de la pasta y la celulosa. Además de estos residuos agrícolas y forestales, México está dotado de numerosas áreas adecuadas para el cultivo de productos adicionales y la producción de madera mediante la gestión sostenible de los bosques. Este potencial estima en millones de t MS /año y es principalmente situado en la zonasetemplada de varios las regiones húmedas ubicadas a lo largo del Golfo de México y el sur del país (SIAP, 2009; Arias Chalico et al., 2009). En la Tabla 4.5 se muestran los flujos de materias primas, los residuos sin usar, la disponibilidad regional y el uso principal de cada residuo (Eisentraut, 2010). Tabla 4.5. Evaluación de residuos forestales y agrícolas (Eisentraut, 2010). Tipo

Flujo real de material

Residos sin usar

Viabilidad regional

(1,000 tMS/año)

(1,000 tMS/año) Residuos primarios 5,521 Sobre todo en el Valle central y al Noroeste 1,540 Tamaulipas, Guanajuato, Michoacán 1,250 Áreas tropicales húmedas y subhúmedas: Veracruz, Michoacán, Jalisco 314 Noroeste de México Sureste: Chiapas, Veracruz, Tabasco

Maiz (tallos)

18,424

Sorgo (tallos)

4,400

Azucar de caña (tapas)

1,786

Algodón (tallos) Aceite de palma (frondas)

449 246

Arroz (paja) Soja (tallos) Residuos de la tala

145 43 380

Azucar de caña (bagazo)

6,757

Maiz (mazorcas) Aceite de palma (racimos vacios)

1,842 32

32

Sureste: Chiapas, Veracruz, Tabasco

Aceite (fibra) de palma Cacahuate (cascaras) Aceite de palma (cascaras) Losas y bordes

12 7

2 7

Sureste: Tabasco Chiapas, Veracruz, No disponible

4

4

1,344

538

Aserrín

400

320

Sureste: Chiapas, Veracruz, Tabasco Áreas templadas: Durango, Chihuahua, Michoacán Áreas templadas: Durango, Chihuahua, Michoacán

87 31 228

Tabaco, DispersoVeracruz Áreas templadas: Durango, Chihuahua, Michoacán Residuos secundarios Áreas tropicales húmedas y subhúmedas: Veracruz, Michoacán, Jalisco 552 Sureste y Suroeste

Uso principal

Forraje Forraje Fertilizante Forraje Fertilizante Forraje Forraje Producción de celulosa Energía y calor Energía y calor

IV.2. Opciones de producción de biocombustibles de segunda generación En base a los residuos de biomasa que se han descrito anteriormente, la producción potencial de los biocombustibles y el número de plantas de 86


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producción pueden ser estimadas. Los cálculos se basan en los flujos reales de material, así como los residuos no utilizados y por tanto, es una estimación teórica y a groso modo. Para una producción de biocombustibles de segunda generación, no todos los tipos de residuos se consideran adecuados. Sin embargo, en este trabajo se considerarán adecuados varios tipos de residuos, que dependerán de la ruta de producción (Eisentraut, 2010). Para México, el potencial de la producción de biocombustibles de segunda generación, así como el número probable de plantas de conversión se estima sea mayor sobre la base de los residuos primarios, que en los residuos secundarios. La evaluación teórica de los residuos podría proporcionar 16 pequeñas plantas BTL y 133 de bioSNG de residuos primarios y 3 plantas BTL y 24 bioSNG para residuos secundarios (Tabla 4.6). Por lo tanto, teniendo en cuenta biocombustibles de segunda generación basadas exclusivamente en la producción de residuos no utilizados, México podría cumplir con el 2-4% de la demanda de transporte de combustible proyectado en el año 2030 mediante el uso de diesel BTL o bioSNG (Eisentraut, 2010). Tabla 4.6. Producción potencial de biocombustibles de segunda generación y número de plantas (Eisentraut, 2010). Producción Flujo real Millones PJ/año lge/año* Basados en residuos primarios BioSNG 7,969 267.0 BTL 5,614 188.1 Bioetanol 5,535 185.4 Basados en residuos secundarios BioSNG 3,203 107.3 BTL 2,256 75.6 Bioetanol 2,224 74.5

Residuos sin utilizar Millones PJ/año lge/año*

Número de plantas (basadas en residuos sin utilizar) Pequeña Gran escala** escala**

2,464 1,736 1,711

82.5 58.2 57.3

133 16 128

18 4 10

448 316 311

15.0 10.6 10.4

24 3 23

3 1 2

*Asumiendo factores de conversión – BTL: 217 lge/tMS; Bioetanol: 214 lge/tMS; BioSNG: 307 lge/tMS **Basados en tamaños típicos de plantas – BioSNG: 23-170 MWbiocombustible; BTL: 130-500 MWbiocombustible; Bioetanol: 15-185 MWbiocombustible

IV.2.1. Estimación de costos de materia prima y producto final Los costos de materia prima de los productos agrícolas son bastante altos en México, debido a la baja eficiencia y los salarios relativamente altos para los trabajadores agrícolas (Eisentraut, 2010). A diferencia de la producción de biocombustibles de primera generación, para la cual se ha limitado la competitividad de México, debido a los altos costos de materias primas, la producción por segunda generación podría ser más factible. Debido a la desarrollada industria de petróleo y gas, el país tiene una amplia experiencia en tecnologías de ingeniería; por otra parte, los precios del transporte son relativamente bajos debido a la extensa red de carreteras. Dado 87


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que la biomasa se podría proporcionar a un bajo costo y en cantidades bastante grandes, condiciones que a lo largo de la cadena de transformación y distribución son muy buenas en el país. También está bien conectado a los mercados de exportación dentro del TLCAN, que proporciona opciones para la exportación de biomasa para biocombustibles de segunda generación (Eisentraut, 2010). Tabla 4.7. Costo teórico de una producción por segunda generación en México (Eisentraut, 2010). Carga

Precio de la carga (US$/tMF)

Paja/tallos Resiudos forestales

50 20

Crudo US$60/b Hoy (US$/lge) Largo plazo (US$/lge) Diesel BTL Etanol Diesel BTL Etanol lignocelulósico lignocelulósico 0.74 0.79 0.52 0.51 0.68 0.70 0.44 0.44

Paja/tallos Residuos forestales

50 20

0.92 0.86

0.89 0.81

Crudo US$120/b 0.60 0.55

0.55 0.47

Basada en las actuales proyecciones de los costos de la AIE para la producción de biocombustibles de segunda generación, los valores teóricos se pueden calcular para México. De acuerdo al análisis hecho, el diesel BTL se pudiera producir por US$0.68/lge y US$0.74/lge (Tabla 4.7) (Eisentraut, 2010). IV.2.2. Identificación de puntos claves para las plantas de producción México es un productor de petróleo crudo sin la capacidad de refino de petróleo, que es el resultado del retraso en las inversiones, por lo que es un importador neto de diesel y gasolina. Además, su producción de biocombustibles es marginal. Por el lado de la oferta de biomasa, tiene una gran cantidad de residuos agrícolas, como paja de varios cultivos y el bagazo de la caña de azúcar en las zonas del este, cerca del Golfo de México. También tiene una rotación corta de talado de eucalipto en el sureste con un alto potencial como materia prima para los biocombustibles de segunda generación. Por el lado de la demanda, existe la necesidad de aumentar la producción de combustible. Sin embargo, debido a que México tiene mucha experiencia la producciónque de combustible buena infraestructura en las regiones deenproducción, incluye losy una puertos cerca de importantes mercados de biocombustibles (por ejemplo EUA.), México cumple con algunos requisitos importantes para la producción de biocombustibles de segunda generación. La región costera al este con el Golfo de México parece ser un lugar factible para esta producción (Eisentraut, 2010). IV.2.3. Impacto económico potencial A pesar de que México es un país exportador neto de crudo de petróleo, la producción de biodiesel por segunda generación podría ayudar a reducir los gastos las importaciones. que importar casi el y40% (al año derivados 2010) de ladegasolina debido a laMéxico falta detiene capacidad de refinación por 88


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lo tanto gasto cerca de US$22 mil millones para la importación de derivados del petróleo y el gas natural en 2008. Con alrededor de US$6 millones en 2007, México ha gastado una cantidad considerable para el apoyo de las actividades agrícolas en comparación con otros países en desarrollo y países emergentes, tales como US$24 millones en EUA y US$134 millones en la UE. Por lo tanto, agregar valor generación a los subproductos agrícolas y residuos a través de producción por segunda podría ayudar a reducir la necesidad delaapoyar a los productores de caña de azúcar y la silvicultura en las comunidades en general. Actualmente hay pagos especiales para las plantaciones de Jatropha (US$500/Ha por año), pero el impacto global de biocombustibles específicos, relacionados con los subsidios, es bastante limitada en el presupuesto nacional (Rembio, 2009). IV.2.4. Posibles impactos sociales El potencial de creación de empleo adicional a través de la segunda generación para producción de biocombustibles en México es alta, por lo menos a nivel agrícola o forestal, por ejemplo, 0.005-0.3 persona día/ton podrían ser tomadas en cuenta en el sector forestal para la tala, troceado y apilado (Rembio, 2009). La diversificación de los ingresos mediante la venta de subproductos forestales o residuos sería especialmente beneficiosa para las 12 millones personas que viven en/o cerca de los bosques en México, ya que generalmente se consideran el segmento más pobre de la población rural. El valor añadido de los productos forestales también podría reducir la alta tasa de deforestación, ya que la deforestación a menudo resulta de la ausencia de alternativas económicas. Desde la caña de azúcar y el maíz, se cultivan en los pequeños sistemas con baja remuneración (158,000 productores de caña con un promedio de 4 Ha), la diversificación de los ingresos podría ayudar a reducir la pobreza rural en general y por lo tanto la migración a las ciudades de estas zonas rurales menos desarrolladas. Ochenta por ciento de los bosques de México son parte de los 8,500 ejidos (tierras comunales), y por lo tanto los problemas contractuales y organizativos para la integración de estos grupos en la producción de materia prima leñosa sería significativa. Los derechos de propiedad no siempre están claros, pero el impacto en los problemas de tierras se espera que sea bajo ya que la participación de la propiedad privada no ha aumentado en el pasado y los terrenos forestales en las unidades de más de 1,000 Ha no se pueden vender porque se consideran propiedades comunales (El mañana, entre 2009;alimentos Rembio,y 2009). Como unala salvaguardia paraautorizar evitar la competencia biocombustibles, SAGARPA debe el uso de maíz para la producción de bioetanol. La autorización se da solamente si la producción nacional de maíz resulta en un superávit, que en la actualidad no es el caso (Cámara de Diputados, 2008). Esta posición se debe al aumento del precio de la tortilla visto en 2008, que se atribuyó en parte a la creciente demanda de maíz en los EUA para el etanol y a la reducción de las exportaciones de EUA en harina de maíz hacia México. El gobierno de México ha mantenido desde entonces una política muy prudente con respecto a la utilización de cultivos alimentarios para la producción de bioenergía.

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IV.2.5. Posible impacto ambiental No hay estudios específicos del impacto ambiental por producir biocombustibles de segunda generación en México. En general, se debe considerar que el uso de la caña de azúcar y la paja de maíz podría llevar a mayores gastos lograrenunelbalance y humus, dando por resultado un para aumento impactoigualado ambientaldedenutrientes la producción de materia prima para biocombustibles de segunda generación. Sin embargo, el 97% de paja seca se quema antes de la cosecha y el 50% de las tapas de la caña de azúcar y las hojas se queman después de la cosecha, la contribución de los residuos de la caña a los ciclos de nutrientes se ha limitado hasta el presente. Por lo tanto, con la eliminación de esa biomasa de segunda generación, los biocombustibles no reducirían significativamente el aporte de nutrientes, al presente se limita a los nutrientes en las cenizas. El impacto ambiental de la eliminación de los tallos de maíz sería bajo también, ya que la mayoría de ellos son pastoreados o cosechados para ser utilizado como forraje (Rembio, 2009). IV.3. Análisis FODA de la viabilidad de producción de biocombustibles de segunda generación en México En la Tabla 4.8 se muestra el análisis FODA para la evaluación de la viabilidad de la producción en México (Eisentraut, 2010).

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Tabla 4.8. Análisis FODA para la evaluación de la viabilidad de producción de biocombustibles de segunda generación en México (Eisentraut, 2010).

Análisis FODA para evaluación de producción de biocombustibles de segunda generación en México. Fortalezas Alto nivel de biodiversidad; variedad de plantas, semillas, frutas, etc., o sus productos derivados/residuos, podrían ser utilizados para la producción de biocombustibles de segunda generación. Universidades de primer nivel e ingenieros calificados en las industrias de gas y petróleo que podrían ser preparados para tecnologías de conversión de segunda generación. Fuerte industria de ingeniería con experiencia en tecnologías de energía. Buena infraestructura (carreteras, red eléctrica y puertos) para el transporte de biomasa y biocombustibles. Buenas condiciones de financiación para la inversión en la producción de biocombustibles de segunda generación. Apoyo general de la población para políticas medioambientales y promoción de biocombustibles. Oportunidades Los biocombustibles de segunda generación podrían reducir la dependencia la cuales producción de gas y petróleo, dedelos los niveles están actualmente decreciendo. Oportunidades alternativas para las industrias de ingeniería. Diversificación de ingresos en las zonas rurales y las comunidades forestales; reducción de los flujos migratorios. Grandes oportunidades de exportación, ya que México está bien conectado e integrado comercialmente en los mercados de exportación más dinámicos del Norte (TLCAN)

Debilidades Alta dependencia de importaciones en la mayoría de los productos agrícolas. Altos costos de producción de biomasa; baja competitividad global en el sector agrícola. Condiciones climáticas desfavorables para cultivos energéticos en muchas regiones. No hay experiencia en la producción y distribución de biocombustibles de primera generación. Bajo interés de la petrolera PEMEX, en la producción y distribución de biocombustibles.

Amenazas Pasar de la producción de alimentos a la producción de materias primas para biocombustibles. Desigual distribución de beneficios de la producción de biocombustibles de segunda generación, si los pequeños productores no están integrados en la cadena de valor. Presión sobre los bosques nativos y las tierras comunales (ejidos); aumento de la ya elevada tasa de deforestación.

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Capitulo V. Conclusión y recomendación México es un país con una fuerte dependencia tanto tecnológica como petrolera, la forma de comenzar alcanzar poco a poco la independencia en estas áreas, es una inversión tecnológica en energías alternas que en su conjunto podrántecnología ir disminuyendo alto consumo tornará petroleroaactual, a suun vez país que se desarrolla que elgradualmente México autosuficiente y competitivo en el ámbito energético. En México la disponibilidad de biomasa para biocombustibles de primera generación es limitado desde el punto de vista de las materias primas, ya que algunas de estas son usadas como alimentos, aunado a que los sectores agrícolas y forestales no son muy competitivos. También se deberá considerar que a esta altura y con las tendencias actuales, una tecnología de primera generación, que ya está bien cimentada y la cual poseen varios de los grandes países con mercados bien establecidos, complicaría el intentar competir con ellos o entrar esos mercados. Con esto lo que aseproducciones propone es que enfoque principal de ainversión debe estar orientado deelsegunda generación principalmente, lo cual no excluye que inversiones en primera generación podrían también complementar el desarrollo energético y tener una rentabilidad bastante buena, de la misma forma que son ambientalmente amigables. La viabilidad de producción de biodiesel de segunda generación es muy clara en México, desde el alto nivel de biodiversidad, la gran cantidad de residuos lignocelulósicos generados con gran potencial aprovechable, la buena infraestructura del país, los ingenieros con alto nivel en las universidades e instituciones tecnológicas, gran desarrollo de la industria de la(TLCAN). ingeniería y la integración comercial en loselmercados más dinámicos del Norte La experiencia muestra que aunque las tecnologías de segunda generación tienen costos de inversión muy altos, se compensan con los disminuidos costos en materia prima, a su vez que se empieza por adquirir tecnología de vanguardia en la rama energética y se vuelve competitivo en el mercado a largo plazo, es decir ya no se tendría que estar comprando este tipo de tecnología a países comúnmente desarrollados como lo son EUA o la UE que con su experiencia han comenzado a invertir en estas tecnologías. Brasil es ejemplo claro ydeenunla país en víassede queen comenzó invertir enun biocombustibles actualidad hadesarrollo tornado líder ALC cona capacidad de satisfacer la demanda interna de combustibles de transporte y competir en los mercados internacionales. La propuesta para producción de biodiesel de segunda generación en México podría ser a través de una tecnología BTL, la cual tiene varias ventajas sobre las otras tecnologías de generación de biodiesel, entre las que destacan reducciones del 90% en el ciclo de vida del CO 2, rendimientos muy elevados por hectárea, una amplia gama de tipos de biomasa que se pueden utilizar y la alta calidad del diesel sintético generado, que es mezclable en todas proporciones diesel fósil, ayudando esto la disminución del diesel fósil encon las elmezclas. El biodiesel BTL enacomparación congradual el FAME, disminuye el costo de operación debido a las materias primas que usa, aunque 92


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su inversión tecnológica inicial es mayor. Para el caso de México que tiene que importar algunos alimentos para satisfacer la demanda interna, la producción por primera generación no sería viable a un largo plazo así que las tecnologías de primera generación solo servirían para complementar una mayor satisfacción de la demanda energética con la condición de ser basados en cultivos no comestibles la Jatropha,deesto también descartaría el diesel verde producido por el como hidrotratamiento aceites vegetales, ya que esta tecnología también se basa en materia alimenticia en gran parte y aunque ofrece un diesel de alta calidad comparado con el biodiesel BTL, el diesel verde tampoco aprovecha la totalidad de la materia orgánica, lo cual es una de las principales ventajas de la producción BTL sobre el biodiesel FAME y el diesel verde (Eisentraut, 2010). Una de las formas de hacerle frente a esta nueva etapa energética será con políticas adecuadas con una visión integral y un plan apropiado, que pueda ser apoyado por los actores adecuados y con una especial participación entre estos de PEMEX.

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Glosario Acrisol: es un tipo de suelo, el término “acrisol” deriva del vocablo latino "acris" que significa muy ácido, haciendo alusión a su carácter ácido y su baja saturación en bases, provocada por su fuerte alteración. Agrocombustibles: son aquellos biocombustibles provenientes de productos de origen agrícola (que conforman la mayoría de los biocombustibles), como son el bioetanol y biodiesel. Alifático: dicho de un compuesto orgánico cuya estructura molecular es una cadena abierta. Apartheid: es el resultado de lo que fue, en el siglo XX, un fenómeno de segregación racial en Sudáfrica. Estuvo en vigor hasta los años noventa, siendo en 1992 la última vez en que sólo votaron los blancos, y fue implantado por colonizadores ingleses y holandeses, como símbolo de una sucesión de discriminación política, económica, social y racial. Barrera arancelaria: es una barrera económica debida a un impuesto o gravamen que se aplica a los bienes que son objeto de importación o exportación. Bencenoide: son aquellos compuestos que presentan únicamente anillos de benceno en su estructura. Biocarburante: mezcla hidrocarburos se utiliza combustible en es losuna motores de de combustión internaque y que deriva como de la biomasa. Biorefinería: es una estructura que integra procesos de conversión de biomasa y equipamiento para producir combustibles, energía y productos químicos a partir de la biomasa. El concepto de biorefinería es análogo al de refinerías de petróleo, que producen múltiples combustibles y productos a partir del petróleo. Las biorefinerías industriales han sido identificadas como el camino más prometedor para la creación de una nueva industria basada en la biomasa. Bosque semideciduo: es un bosque que pierde parcialmente su follaje durante una parte del año. Muchas veces presente en zonas tropicales semisecas y zonas templadas semifrías. La pérdida de las hojas es una adaptación a la estación desagradable. Briqueta: conglomerado de carbón u otra materia en forma de ladrillo. Caducifolio: dicho de los árboles y de las plantas de hoja caduca, que se les cae al empezar la estación desfavorable. Calentamiento global: término utilizado para referirse al fenómeno del aumento de la temperatura media global, de la atmósfera terrestre y de 95


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los océanos, que posiblemente alcanzó el nivel de calentamiento de la época medieval a mediados del siglo XX, para excederlo a partir de entonces. Cambisol: es un tipo de suelo, deriva del vocablo latino "cambiare" que significa haciendo alusiónenalelprincipio de diferenciación de horizontescambiar, manifestado por cambios color, la estructura o el lavado de carbonatos, entre otros; se desarrollan sobre materiales de alteración procedentes de un amplio abanico de rocas, entre ellos destacan los depósitos de carácter eólico, aluvial o coluvial. Canasta básica: es un conjunto de bienes y servicios indispensables para que una familia pueda satisfacer sus necesidades básicas de consumo a partir de su ingreso. Catálisis: es el proceso por el cual se aumenta o disminuye la velocidad de una reacción química, debido a la participación de una sustancia llamada catalizador. Catalizador heterogéneo: estos catalizadores no están en la misma fase que los reactivos; tienen una superficie donde las sustancias pueden reaccionar. El platino y otros metales finamente divididos, al igual que los óxidos metálicos, son ejemplos comunes de este tipo de catalizador. Catalizador homogéneo: este catalizador existe en la misma fase que los reactivos y si toma parte en la reacción, pero se obtiene sin cambiar en un paso finalintermedios el mecanismo de la reacción; forma un o compuestos que reacciona más fácilmente quecompuesto los reactivos sin catalizar, porque requieren menos energía de activación. Celulosa: polisacárido que forma la pared de las células vegetales. Es el componente fundamental del papel. Combustible fósil: son aquellas materias primas empleadas en combustión que se han formado a partir de las plantas y otros organismos vivos que existieron en tiempos remotos en la Tierra. El carbón en todas sus variedades, el petróleo y el gas natural son formas distintas de presentarse de estos productos. Costo primo: se refiere a la suma de los elementos directos de materia prima y mano de obra. Cultivos cíclicos: también conocidos como anuales. La duración de su periodo vegetativo es menor a los 12 meses y requieren de una nueva siembra para la obtención de otra cosecha. Cultivos perennes: son los cultivos que no son sembrados cada ciclo agrícola tienen una vida útil adespués sembrados de más de 5y normalmente años continuos, pudiendo llegar tiemposdeverdaderamente largos. 96


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Descarboxilación: es una reacción química en la cual un grupo carboxilo es eliminado de un compuesto en forma de dióxido de carbono. Desoxigenación: es un proceso mediante el cual se elimina todo el oxígeno contenido en una sustancia líquida, habitualmente se emplea gas de separación de nitrógeno, el cual separa el oxígeno del nitrógeno mediante fraccionamiento a baja temperatura haciendo así desaparecer el nitrógeno y el oxígeno de la solución liquida, este método se utiliza frecuentemente en productos alimenticios como aceites y vinos para mejorar la conservación del producto, en fontanería, este sistema se utiliza para eliminar el oxígeno del agua que contienen las calderas. Ejido: campo común de un pueblo, lindante con él, que no se labra y donde suelen reunirse los ganados o establecerse las eras. Esqueje: tallo o cogollo que se introduce en tierra para reproducir la planta. Fermentación: es un proceso catabólico de oxidación incompleta, totalmente anaeróbico, siendo el producto final un compuesto orgánico. Fluido supercrítico: es cualquier sustancia que se encuentre en condiciones de presión y temperatura superiores a su punto crítico. Furanoide: son compuestos que presentan únicamente anillos de furano en su estructura. Gasógeno: es un aparato que funciona usando la gasificación, con un procedimiento que permite obtener combustible gaseoso a partir de combustibles sólidos como el carbón, la leña o casi cualquier residuo combustible. Gasolina Magna: aquella gasolina con un octanaje de 87. Gasolina Premium: aquella gasolina con un octanaje de 92. Gleisol: es un tipo de suelo con mal drenaje, presenta agua en el perfil, en forma permanente o semipermanente, con fluctuaciones de nivel freático en los primeros 5 dm; los más abundantes son los gleisoles húmicos y calcáricos. Hemicelulosa: son heteropolisacáridos (polisacárido compuesto por más de un tipo de monómero), formado, en este caso un tanto especial, por un conjunto heterogéneo de polisacáridos, a su vez formados por un solo tipo de monosacáridos, que forman una cadena lineal ramificada. Entre estos monosacáridos destacan más: la glucosa, la galactosa o la fructosa. 97


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Henequén: es una planta resistente, las hojas crecen desde el suelo, grandes, lanceoladas y carnosas de color blanco-azulado o blancogrisáceo, saliendo todas desde el centro donde permanecen enrolladas a un tallo central donde se van formando hasta su separación, con espinas en su borde de casi 2 cm, muy agudas y finas. Hidrocraqueado: es el proceso en el cual por medio de hidrogeno, alta presión, temperatura y un catalizador adecuado se fraccionan moléculas pesadas para convertirlas en otras más ligeras. Hidrólisis: es una reacción química entre una molécula de agua y otra molécula, en la cual la molécula de agua se divide y sus átomos pasan a formar parte de otra especie química. Esta reacción es importante por el gran número de contextos en los que el agua actúa como disolvente. Hidrotratamiento: se trata normalmente de reacciones de hidrogenación utilizando hidrógeno gaseoso sobre mezclas de sustancias, generalmente complejas. Índice de Cetano: guarda relación con el tiempo que transcurre entre la inyección del carburante y el comienzo de su combustión, denominado “intervalo de encendido”. Una combustión de calidad ocurre cuando se

produce una ignición rápida seguida de un quemado total y uniforme del carburante. Inflación: es el aumento generalizado y sostenido de los precios de bienes y servicios en un país. Latifoliado: se refiere a una vegetación o a un ecosistema con predominancia de plantas con hojas anchas. Ley DOF 01-02-2008: se refiere a la ley de promoción y desarrollo de los bioenergéticos aprobada en el año 2008 en México. Lignina: es un polímero presente en las paredes celulares de organismos del reino Planta. La palabra lignina proviene del término latino lignum, que significa madera; así, a las plantas que contienen gran cantidad de lignina se las denomina leñosas. La Lignina se encarga de engrosar el tallo. Lignocelulosa: es una mezcla de lignina y celulosa que refuerza las células de las plantas leñosas y aumenta la resistencia de este tipo de plantas y árboles. Litosol: es un tipo de suelo que se compone en gran parte por arenas (60-92 %) y en menor escala por arcillas y limos, presentando espesores que fluctúan entre los 10 y 45 cm, reposando sobre rocas ígneas extrusivas ácidas. 98


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Luvisol: es un tipo de suelo que se desarrolla dentro de las zonas con suaves pendientes o llanuras, en climas en los que están notablemente definidas las estaciones secas y húmedas, este término deriva del vocablo latino “lure”, que significa lavar, refiriéndose al lavado de arcilla

de las capas superiores, para acumularse en las capas inferiores, donde frecuentemente se produce una acumulación de ladearcilla claro enrojecimiento por la aglomeración de óxidos hierro.y denota un

Mesocarpio: es la capa intermedia del pericarpio, esto es, la parte del fruto situada entre endocarpio y epicarpio. Monocultivo: se refiere a plantaciones de gran extensión con cultivos de una sola especie, con los mismos patrones, resultando en una similitud genética, utilizando métodos de cultivo similares para toda la plantación (control de pestes, fertilización y alta estandarización de la producción), lo que hace más eficiente la producción a gran escala. Olefinas: es un compuesto que presenta al menos un doble enlace Carbono-Carbono. Es un término anticuado que está cayendo en desuso. La IUPAC ha internacionalizado el término alqueno. Parafinas: es el nombre común de un grupo de hidrocarburos alcanos de fórmula general CnH2n+2, donde n es el número de átomos de carbono. La molécula más simple de las parafinas es la del metano (CH4), un gas a temperatura ambiente; en cambio, otros miembros más pesados de la serie, como el octano C8H18, se presentan como líquidos. Pelets: es una denominación genérica, no española, utilizada para referirse a pequeñas porciones de material aglomerado o comprimido. El término es utilizado para referirse a diferentes materiales. Pirenoide: son compuestos que presentan únicamente estructuras derivadas del pireno en su composición. Polimerización: es un proceso químico por el que los reactivos, monómeros (compuestos de bajo peso molecular) se agrupan químicamente entre sí, dando lugar a una molécula de gran peso, llamada polímero, o bien una cadena lineal o una macromolécula tridimensional. Polisacáridos: son biomoléculas formadas por la unión de una gran cantidad de monosacáridos. Se encuadran entre los glúcidos, y cumplen funciones diversas, sobre todo de reservas energéticas y estructurales es decir son polímeros, cuyos monómeros constituyentes son monosacáridos, los cuales se unen repetitivamente mediante enlaces glucosídicos. Protocolo Unidas de Kioto: es elunCambio protocolo de la Convención de las Naciones sobre Climático, y un acuerdoMarco internacional que tiene por objetivo reducir las emisiones de seis gases de efecto 99


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invernadero que causan el calentamiento global: dióxido de carbono (CO2), gas metano (CH4) y óxido nitroso (N2O), además de tres gases industriales fluorados: Hidrofluorocarbonos (HFC), Perfluorocarbonos (PFC) y Hexafluoruro de azufre (SF6), en un porcentaje aproximado de al menos un 5%, dentro del periodo que va desde el año 2008 al 2012, en comparación a las emisiones al año 1990. Punto de inflamación: es la temperatura mínima necesaria para que un material inflamable desprenda vapores que, mezclados con el aire, se inflamen en presencia de una fuente ígnea y continúa ardiendo una vez retirada la fuente de activación. Química verde: es una serie de principios que reducen o eliminan el uso o generación de sustancias peligrosas en el diseño, manufactura y aplicación de productos químicos. Al ofrecer alternativas de mayor compatibilidad ambiental, comparadas con los productos o procesos disponibles actualmente cuya peligrosidad es mayor y que son usados tanto por el consumidor como en aplicaciones industriales, la química verde promueve la prevención de la contaminación a nivel molecular. Recurso renovable: son aquellos recursos cuya existencia no se agota con su utilización, debido a que vuelven a su estado original o se regeneran a una tasa mayor a la tasa con que los recursos renovables son disminuidos mediante su utilización. Esto significa que ciertos recursos renovables pueden dejar de serlo si su tasa de utilización es tan alta que evite su renovación. Regosoloes: son suelos constituidos principalmente por arenas (26-72 %), con menores porcentajes de arcillas y limos con un espesor promedio de 30 a 50 cm. Rendzina: es un suelo que presenta una capa superficial rica en materia orgánica que descansa sobre una roca caliza; no son profundos (apenas miden 10 cm), tienen textura arcillosa de color negro a gris, son de susceptibilidad moderada a alta a la erosión y se encuentran en regiones semiáridas. Soja RR: es un tipo de soja transgénica que es resistente al glifosato. Superávit: es la abundancia de algo que se considera útil o necesario. Es un término empleado sobre todo en economía. Vertisoles: son suelos con media y alta fertilidad, de textura arcillosa, son los más profundos y evolucionados en la zona, pudiendo presentar problemas de drenaje y con tendencia a la salinidad; cuando están secos se agrietan y cuando húmedos son plásticos y pegajosos, lo cual presenta problemas para el manejo agrícola y riesgos a la ganadería y a las construcciones.

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