Manual de Biocombustibles
MANUAL DE BIOCOMBUSTIBLES
MANUAL DE
BIOCOMBUSTIBLES
AUTORES
Federico Ganduglia IICAEquipo de Proyectos de Biocombustibles de
ARPEL: Jos Guillermo Len (ECOPETROL); Ral Gasparini y Mara Elena
Rodrguez (YPF (Grupo RepsolYPF)); Guillermo Jos Huarte
(ExxonMobil); Jos Estrada (PETROPERU); Ernani Filgueiras (IBP)
Octubre de 2009
Manual de Biocombustibles ARPEL ICA#6-2009
Instituto Interamericano de CooperacinAsociacin Regional de
Empresas de Petrleo y para la Agricultura (IICA)Gas Natural de
Amrica Latina y el Caribe (ARPEL) Vzquez de Coronado, San Isidro
Apdo. 55-2000Javier de Viana 234511101 San Jos, COSTA RICACP 11200
Montevideo, URUGUAYTel.: (506) 216-0222Tel.: (598-2) 410-6993Fax:
(506) 216-0296Fax: (598-2) 410-9207Correo electrnico:
[email protected] electrnico: [email protected] web:
www.iica.intSitio web: www.arpel.org
AutoresEl presente manual fue elaborado a solicitud del Comit de
Refinacin de ARPEL, por:
Seccin 1: DOWNSTREAM:Jos Guillermo Len ECOPETROL Lder del EPBRal
Gasparini y Mara Elena Rodrguez YPF (Grupo RepsolYPF) Guillermo Jos
Huarte ExxonMobilJos Estrada PETROPERU Ernani Filgueiras IBPCon la
colaboracin de:Carolina Chiozza YPF (Grupo RepsolYPF) Maura
Moreira, Mauro Silva PETROBRAS Irene Alfaro - ARPEL
Seccin 2: UPSTREAM: Elaborada en base a un acuerdo de cooperacin
tcnica entre ARPEL e IICA, por:Federico Ganduglia IICA Con la
colaboracin de: Paula Nieto Alemn IICA
AgradecimientosFrederico Kremer, Sergio Fontes, Geraldo Diniz -
PETROBRAS Ceclia Cascardo YPF (Grupo RepsolYPF)Marcos Benzecry y
Luiz Filipe Veiga - ILOSEmilio Ruz Especialista Regional en
Tecnologa e Innovacin IICA y Secretario Ejecutivo
PROCISURFrederique Rosa e Abreu (IICA)Oficinas del IICA en
Argentina, Brasil, Chile, Colombia, Paraguay, Per y Uruguay
Derechos de Autor Los derechos de autor del presente documento,
ya sea en su versin impresa, electrnica (CD o disquete) o de otra
ndole, pertenecen al Instituto Interamericano de Cooperacin para la
Agricultura (IICA) y a la Asociacin Regional de Empresas de Petrleo
y Gas Natural en Latinoamrica y el Caribe (ARPEL). Toda copia de
este documento debe incluir este aviso sobre los derechos de autor.
Al utilizar este documento en el futuro, el usuario le dar a IICA y
ARPEL todos los crditos como fuente de informacin.
Exoneracin deAunque se ha realizado todo el esfuerzo para
asegurar la exactitud de la informacinresponsabilidadcontenida en
esta publicacin, ni IICA, ni ARPEL, ni ninguno de sus miembros,
asumen responsabilidad por cualquier uso que se haga de la
misma.
RegistroInternacionalISBN13: 978-92-9248-121-6
Manual de Biocombustibles
Indice
Manual de Biocombustibles
Resumen EjecutivoiRazones para impulsar o no a los
biocombustiblesiiSeccin 1: DownstreamAspectos tcnicos del
biodiesel1Aspectos Generales1Proceso para la obtencin de
biodiesel1Materias primas para la produccin de biodiesel2Conversin
de la materia prima en aceite vegetal3Transformacin qumica de los
aceites en steres4Factores que influyen en el proceso de
produccin5Especificacin de biodiesel8Aseguramiento de la calidad
por parte de los proveedores11Mezclas posibles garantizadas por
fabricantes de motores y automviles11Desempeo del biodiesel (B100 y
otras mezclas)12Contenido energtico del B10013Propiedades fras del
B10014Nmero de Cetano del B10015Estabilidad del B10015ndice de
Yodo17Efectos sobre las propiedades del diesel en las mezclas de
biodiesel (Bx)de soja17Desempeo en motores del biodiesel puro y sus
mezclas con diesel22Aditivos22Antioxidantes22Mejoradores de
flujo23Anlisis energtico y de impacto ambiental del ciclo de vida
del biodiesel23Balance de energa del ciclo de vida24Emisiones de
CO225Emisiones de material particulado y CO26Emisiones de
NOx26Aguas y slidos residuales26Consumo de agua26Aspectos
Especficos26Disposicin de la glicerina usos
alternativos26Bio-Refinacin: co-procesamiento de aceite vegetal o
grasas en unidades de refinacin existentes 29HBIO en
Brasil29Biocetano en Colombia31Biocombustibles de segunda
generacin31Biomasa33Biogs, BTL, GTL34Aspectos logsticos de la
cadena de produccin del
biodiesel43Introduccin43Recepcin44Almacenamiento45Transporte47Inconvenientes
en el transporte48Mezcla de B100 y diesel48Mezcla en refineras o
terminales49Instalaciones necesarias50Aspectos de ambiente, salud y
seguridad del manejo de biodiesel51Aspectos econmicos del
biodiesel52Aspectos reglamentarios de los
biocombustibles54Argentina54Brasil54Colombia56Per57Experiencias con
biocombustibles en la regin58Proyecto AGROPALMA58Pruebas de larga
duracin de mezclas diesel-biodiesel59Funcionamiento de la estacin
de almacenamiento y mezcla de combustibles59Diseo y
construccin59Optimizacin de la operacin del blender61Plan para el
aseguramiento de la calidad de los
combustibles62Conclusiones63Diseo y operacin de la planta piloto de
almacenamiento y mezcla de combustibles 63Control de calidad de
materias primas y mezclas63Seguimiento al funcionamiento de los
buses con las mezclas diesel biodiesel de palma 63Revisin al
sistema de inyeccin de los buses que utilizan mezclas diesel
biodiesel de palma 63Resultados generales de los anlisis de
tribologa de aceites64Referencias bibliogrficas65Seccin 2:
UpstreamActividad agrcola67Panorama general67Una breve mirada hacia
los conceptos de bioenerga y los biocombustibles67El proceso de
configuracin de la cadena mundial de biocombustibles y la
agricultura68Tendencias mundiales en el uso de materias primas
agrcolas para biocombustibles69Utilizacin de materias primas de
disponibilidad inmediata69Las prximas generaciones de
biocombustibles y sus materias primas74Caracterizacin y potencial
de la agroindustria sudamericana para el desarrollo de los
biocombustibles 76El sector agroalimentario en Sudamrica76Materias
primas para la produccin de bioetanol79Materias primas de
disponibilidad inmediata80Materias primas alternativas97Materias
primas lignocelulsicas109Materias primas para la produccin de
biodiesel116Materias primas de disponibilidad inmediata119Materias
primas alternativas134Otros cultivos y materias primas para la
produccin de biodiesel153Consideraciones generales159Aspectos
econmicos, ambientales y sociales del desarrollo de los
biocombustibles161El dilema biocombustibles vs.
alimentos161Biocombustibles y sustentabilidad
ambiental167Agricultura y medioambiente167Balances energticos y de
emisiones de los biocombustibles180Criterios, certificacin e
iniciativas de sustentabilidad en la produccin de materias primas
para biocombustibles 187Biocombustibles e inclusin
social193Referencias Bibliogrficas197
Lista de Figuras
Figura 2.1.1.1:Esquema de la reaccin de transesterificacin con
metanol1Figura 2.1.2.2:Esquema del proceso productivo del aceite
refinado3Figura 2.1.2.3:Balance de masa de la reaccin de
transesterificacin4Figura 2.1.2.4:Esquema del proceso de
transesterificacin. Reactivos y productos4Figura 2.1.2.5:Esquema de
los procesos de separacin y purificacin del biodiesel5Figura
2.1.2.6:Esquema del proceso de acondicionamiento de la fase
glicerina5Figura 2.1.3.1:Proceso de produccin de biodiesel6Figura
2.1.7.5:Esquema del Test de Rancimat17Figura 2.2.1.2:Aplicaciones
actuales de la glicerina y propuestas futuras28Figura
2.2.2.1:Co-procesamiento de aceites vegetales o grasas y diesel de
petrleo en unidades de hidrotratamiento: esquema de proceso
29Figura 2.2.2.2:Esquema del proceso HBIO30Figura 2.2.2.3:Esquema
del proceso FCCU31Figura 2.2.3.1:Ciclo de produccin del biodiesel
de segunda generacin32Figura 2.2.3.2:Biodiesel de segunda generacin
a partir de algas33Figura 3.1.1.1:Etapas del estudio sobre
biodiesel en Brasil (IBP/UFRJ)43Figura 3.1.2.1:Cadena de produccin
de biodiesel44Figura 3.2.1.1:Esquema para la recepcin de
B10045Figura 4.1.1.1:Seales de advertencia para el transporte de
B10051Figura 7.2.1.1:Vista externa e interna de los tanques de
almacenamiento de combustibles y sus contenedores 60Figura
9.2.3.24:Zona potencial de cultivo de Jatropha curcas151Figura
9.3.2.8:Extraccin de agua con fines agrcolas como % de los recursos
de agua renovablestotales (1998)179Figura 9.3.2.9:rea con
infraestructura de riego como un % del rea total cultivada
(1998)180Figura 9.3.3.1:Vnculos conceptuales entre la expansin de
los biocombustibles y el accesoa la tierra194
Lista de Tablas
Tabla 2.1.2.1:Pronstico de los principales aceites usados para
produccin de biodiesel3Tabla 2.1.3.2:Ventajas y desventajas de las
principales vas de transesterificacin de biodiesel6Tabla
2.1.4.1:Lmites de especificacin en el biodiesel: propsito,
importancia y efectos de sudesviacin9
Tabla 2.1.6.1:Recomendaciones de uso de biodiesel de los
fabricantes de automviles y motores12Tabla 2.1.7.3:Datos de flujo
en fro para distintos biodiesel15Tabla 2.1.8.1:Comparacin de los
niveles de emisin entre el biodiesel (B100) y el diesel22Tabla
2.1.10.1:Requerimiento de energa fsil para el ciclo de vida del
diesel de petrleo24Tabla 2.1.10.3:Requerimiento de energa fsil para
el ciclo de vida del biodiesel de soja25Tabla A1.1:Especificaciones
de biodiesel - valores lmites37Tabla A1.2:Especificaciones de
biodiesel mtodos de ensayo38Tabla A2.1:Calidad del diesel 1,
mezclas, y biodiesel 140Tabla A2.2:Nmero de cetano41Tabla
A2.3:Flujo en fro41Tabla A2.4:Calidad del diesel utilizado41Tabla
A2.5:Calidad del biodiesel utilizado41Tabla 3.3.1:Compatibilidad de
elastmeros con biodiesel46Tabla 9.1.1.1:Criterios para clasificar
los biocombustibles68Tabla 9.1.3.1:Consumo global de materias
primas para biocombustibles en 2007(Miles de toneladas)70Tabla
9.2.1.1:ndice de Produccin Agrcola77Tabla 9.2.1.2:Disponibilidad y
distribucin del recurso tierra en Amrica del Sur78Tabla
9.2.1.3:Tierra con potencial cultivable en Amrica del Sur Todos los
cultivos78Tabla 9.2.2.1:Materias primas para la produccin de
bioetanol. 200779Tabla 9.2.2.4:Caa de azcar en Amrica del Sur
estadsticas productivas y comerciales82Tabla 9.2.2.7:Potencial de
expansin de caa de azcar en la regin84Tabla 9.2.2.8:Produccin total
de cereales en Sudamrica. 2007. (Cifras en toneladas)88Tabla
9.2.2.11:Maz en Amrica del Sur estadsticas productivas y
comerciales90Tabla 9.2.2.13:Sorgo granfero en Amrica del Sur
estadsticas productivas y comerciales95Tabla 9.2.2.15:Mandioca en
Amrica del Sur Estadsticas productivas y comerciales98Tabla
9.2.2.17:Composicin de algunas materias primas
lignocelulsicas110Tabla 9.2.2.18:Cubierta forestal en Amrica del
Sur112Tabla 9.2.3.1:Clasificacin de la produccin de
biodiesel116Tabla 9.2.3.2:Produccin de semillas y frutos
oleaginosos en Sudamrica. 2007(cifras en toneladas)117Tabla
9.2.3.4:Produccin de aceites vegetales en Sudamrica. 2007 (cifras
en toneladas)118Tabla 9.2.3.8:Soja en Amrica del Sur estadsticas
productivas y comerciales120Tabla 9.2.3.12:Composicin y productos
de los racimos de Palma Africana127Tabla 9.2.3.13:Palma aceitera en
Amrica del Sur estadsticas productivas y comerciales127Tabla
9.2.3.16:Evolucin de la produccin de Palma Africana en la Regin
Andina129Tabla 9.2.3.17:Colza en Amrica del Sur estadsticas
productivas y comerciales135Tabla 9.2.3.20:Ricino en Amrica del Sur
estadsticas productivas y comerciales141Tabla 9.2.3.22:Composicin
en materia seca de los componentes de Jatropha curcas147Tabla
9.2.3.23:Explotacin de los componentes de Jatropha curcas L149Tabla
9.2.3.27:Oleaginosas tropicales156Tabla 9.3.2.1:Prcticas comunes en
la agricultura convencional y sus consecuencias168Tabla
9.3.2.3:Conceptos y principios bsicos de la Agricultura de
Conservacin173Tabla 9.3.2.4:Agricultura de conservacin en el
mundo175Tabla 9.3.2.5:Disponibilidad y utilizacin mundial de
recursos hdricos renovables178Tabla 9.3.2.6:Recursos hdricos
renovables y agricultura en Amrica del Sur178Tabla 9.3.2.10:Balance
de energa fsil de combustibles seleccionados181Tabla
9.3.2.11:Balance energtico de la produccin de biodiesel segn
diferentes estudios182
Tabla 9.3.2.12:Balances de emisiones de GEI de los
biocombustibles (sin cambio en el uso de latierra)185Tabla
9.3.2.13:Valores tpicos y valores por defecto estimados para los
futuros biocombustibles que no se encuentran en cantidades
insignificantes en el mercado en enero de 2008,producidos sin
emisiones netas de carbono debidas a cambios en el uso del
suelo186Tabla 9.3.2.14:RSB, principios y criterios globales para la
produccin sustentable de biocombustibles versin cero189
Lista de Grficos
Grfico 2.1.7.1:Composicin de materias primas para
biodiesel13Grfico 2.1.7.2:Contenido energtico del diesel y
distintos biodiesel14Grfico 2.1.7.4:Nmero de Cetano del FAME de
distintos cidos grasos15Grfico 2.1.7.6:Curva de destilacin de las
diferentes mezclas18Grfico 2.1.7.7:Densidad (ASTM D 4052) de las
diferentes mezclas18Grfico 2.1.7.8:ndice y nmero de Cetano19Grfico
2.1.7.9:Nmero de Cetano20Grfico 2.1.7.10: Nmero de Cetano20Grfico
2.1.7.11: Flujo en fro (POFF)21Grfico 2.1.7.12: Flujo en fro
(POFF)21Grfico 2.1.9.1:Estabilidad a la oxidacin versus
concentracin de aditivo23Grfico 2.1.10.2: Ranking de demanda de
energa fsil para las etapas de produccin del diesel de petrleo
24Grfico 2.1.10.4: Requerimiento de energa fsil versus energa en el
producto para el ciclo de vida del biodiesel de soja 25Grfico
2.2.1.1:Evolucin del precio de la glicerina27Grfico
7.2.1.2:Seguimiento de las temperaturas del diesel y del biodiesel
de palma al momento de abastecimiento de combustible a los buses
62Grfico 9.1.3.2:Consumo de materias primas para la produccin de
bioetanol segn bloquesregionales. 200771Grfico 9.1.3.3:Participacin
de los bloques regionales en el consumo de materias primas para la
produccin de bioetanol. 2007 71Grfico 9.1.3.4:Participacin de
materias primas en la produccin mundial de bioetanol. 200772Grfico
9.1.3.5:Consumo por bloques regionales de materias primas para la
produccin de biodiesel72Grfico 9.2.2.2:Composicin de la produccin
sudamericana de materias primas utilizables paraproducir
bioetanol80Grfico 9.2.2.3:Participacin de los pases en la produccin
de materias primas utilizables para la elaboracin de bioetanol
80Grfico 9.2.2.3:Participacin de los pases en la produccin de
materias primas utilizables para la elaboracin de bioetanol
80Grfico 9.2.2.5:Caa de azcar participacin en la produccin por
pases82Grfico 9.2.2.6:Evolucin del rea sembrada y la produccin de
caa de azcar en Brasil83Grfico 9.2.2.9:Composicin de la produccin
Sudamrica de cereales. 200789Grfico 9.2.2.10: Cereales:
participacin en la produccin por pases89Grfico 9.2.2.12: Maz:
participacin en la produccin por pases90Grfico 9.2.2.14: Sorgo
participacin en la produccin por pases95Grfico 9.2.2.16: Mandioca
participacin en la produccin por pases98Grfico 9.2.2.19: Superficie
total de bosques plantados y tasa anual de plantacin en Amrica del
Sur112Grfico 9.2.3.3:Composicin de la produccin sudamericana de
semillas y frutos oleaginosos117
Grfico 9.2.3.5:Composicin de la produccin sudamericana de
aceites vegetales118Grfico 9.2.3.6:Participacin de los pases en la
produccin de oleaginosas. 2007118Grfico 9.2.3.7:Participacin de los
pases en la produccin de aceites vegetales. 2007119Grfico
9.2.3.9:Soja, participacin en la produccin por pases121Grfico
9.2.3.10: Aceite de soja, participacin en la produccin por
pases121Grfico 9.2.3.11: Soja, rea sembrada y produccin en Brasil y
Argentina 1990-2007122Grfico 9.2.3.14: Palma, participacin en la
produccin por pases128Grfico 9.2.3.15: Aceite de palma,
participacin en la produccin por pases128Grfico 9.2.3.18: Colza,
participacin en la produccin por pases135Grfico 9.2.3.19: Aceite de
colza, participacin en la produccin por pases136Grfico 9.2.3.21:
Ricino, participacin en la produccin por pases142Grfico 9.2.3.25:
Girasol-participacin en la produccin por pases. 2007154Grfico
9.2.3.26: Aceite de girasol-participacin en la produccin por pases.
2007154Grfico 9.3.2.2:reas silvestres protegidas de pases de Amrica
del Sur (Categoras I-VI segn clasificacin de UICN) en proporcin a
las superficies nacionales. 2003 169Grfico 9.3.2.7:Recursos hdricos
renovables y extraccin de agua proyectada a 2030179
Manual de Biocombustibles
RESUMEN EJECUTIVO
El presente manual fue elaborado conjuntamente por ARPEL e IICA
con el objetivo de documentar las mejores prcticas de implementacin
de programas de produccin y uso de biocombustibles en base a la
experiencia, las dificultades, y los xitos alcanzados por los
diferentes pases de la regin y otros. Contempla todos los aspectos
que hacen a una produccin sostenible de biodiesel, as como tambin
muchos de los aspectos relacionados con el alcohol biocarburante,
considerando toda la cadena productiva, desde la etapa agrcola
hasta su distribucin al consumidor final inclusive. El manual est
dividido en dos secciones: la seccin 1 elaborada por ARPEL - abarca
toda la cadena productiva posterior a la etapa agrcola; y la seccin
2 elaborada por IICA - comprende exclusivamente la etapa
agrcola.
En la seccin 1, en primer lugar se establecen desde los
diferentes puntos de vista o enfoques de la industria petrolera, de
forma objetiva, los argumentos para que un pas o empresa tome la
decisin de emprender proyectos de biocombustibles o decida entrar a
este mercado.
Seguidamente, se describen varios aspectos especficos de la
produccin y el manejo del biodiesel. Con base en sus
especificaciones, las materias primas y tecnologas disponibles para
su produccin, el estado del parque automotor y las condiciones
climatolgicas propias de la regin, se analizan varios aspectos
tcnicos de la produccin de biodiesel. Luego se describen las
precauciones, infraestructura necesaria, y todos los aspectos
logsticos involucrados en su manejo en forma pura o mezclado, y se
brindan algunas pautas generales para el manejo limpio y seguro del
biodiesel y sus materias primas y subproductos. Tambin se
consideran los aspectos econmicos de la produccin del biodiesel ya
que, si bien los costos y las inversiones necesarias tienen una
fuerte dependencia del entorno local y el nivel especfico de
participacin de la industria en el negocio del biodiesel, es
posible indicar de forma estimada los ordenes de magnitud de dichos
costos e inversiones, y existen ciertos lineamientos conceptuales
generales que se deben tener en cuenta al momento de ingresar en
dicho negocio. Estos mismos aspectos desarrollados especficamente
para biodiesel, se desarrollarn tambin especficamente para etanol
en una etapa posterior y se adjuntarn como anexos a este
manual.
A continuacin se refieren y analizan las legislaciones vigentes
sobre biocombustibles en Amrica Latina y el Caribe, pretendiendo
que sirvan de gua para aquellos pases y empresas que quieren
ingresar a este mercado. Finalizando la seccin 1, el manual tambin
presenta 2 experiencias especficas relacionadas con los
biocombustibles, y pretende ser el puntapi inicial para un futuro
intercambio virtual a travs del Portal de ARPEL sobre lecciones
aprendidas, casos de estudio, pruebas de campo de desempeo de
vehculos, eventos no exitosos y razones de los mismos.
La seccin 2 Upstream, se concentra en el eslabn agrcola de la
cadena de biocombustibles, desde una perspectiva global y regional,
comprendiendo esta ltima a los pases del Cono Sur (Argentina,
Bolivia, Brasil, Chile, Paraguay y Uruguay) y de la Regin Andina
(Colombia, Ecuador, Per y Venezuela). Esta seccin presenta un
panorama general del proceso de configuracin de la cadena mundial
de biocombustibles y un detallado anlisis de un grupo seleccionado
de materias primas, considerando las particularidades y
potencialidades de sus producciones en los diferentes pases de la
regin, como as tambin las ventajas, oportunidades y limitantes de
su utilizacin en la produccin de biodiesel y bioetanol. Esta seccin
tambin aborda tres temas crticos relacionados con el desarrollo
sostenible de los biocombustibles y sus particularidades en la
regin: la disyuntiva entre produccin de alimentos y produccin de
biocombustibles; la sustentabilidad ambiental de la agricultura y
los biocombustibles; y la consideracin de los biocombustibles desde
una perspectiva social.
i
1 Razones para impulsar o no a los biocombustibles
En los ltimos aos, ms que en ningn otro momento de la Historia,
el mundo se est enfrentando a situaciones que requieren decisiones
globales y que de alguna manera marcarn el futuro. Por la
globalizacin, cualquier decisin en una regin del globo afectar a
todo el mundo. Una serie de problemas como: la pobreza no resuelta,
la alimentacin, la agricultura y la seguridad alimentaria, el
cambio climtico, etc. con la actual crisis financiera en Estados
Unidos y sus repercusiones globales seguramente tendrn soluciones
demoradas.
El biocombustible apareci como una solucin para varios de estos
problemas, especialmente para la reduccin de gases de efecto
invernadero, para el desarrollo de las economas agrcolas regionales
y para la independencia de la economa en base a combustibles
fsiles. Los pases y organismos comenzaron a regular el uso
obligatorio de los mismos en ciertos porcentajes y otorgando
subsidios para su produccin, sin embargo, estn apareciendo a nivel
mundial varias preocupaciones sobre la real sustentabilidad de su
produccin cuando se analiza su ciclo de vida completo,
especialmente cuando se considera el cambio del uso de la tierra.
Se estn desarrollando en el mundo cientfico una serie de estudios
que estn arrojando diferentes resultados en base a que se estn
usando distintas bases y procedimientos de clculo y adems se est
regulando que los biocombustibles sean sustentables. En
consecuencia, muchos organismos estn tratando de estandarizar los
criterios y mecanismos para los clculos de emisiones
correspondientes que confirmaran o no estas presunciones y
definiran un requerimiento de produccin sostenible que ya se est
gestando en pases europeos. Desde ARPEL apoyamos estos esfuerzos de
estandarizacin.
En este marco, a pesar de que la produccin de biocombustibles
sigue siendo reducida en el contexto de la demanda total de energa,
deben reconocerse las posibles implicaciones medioambientales y
sociales de su continuo crecimiento. La produccin agrcola provoca
en general ciertos efectos negativos inesperados en la tierra, el
agua y la biodiversidad que resultan especialmente preocupantes en
relacin con los biocombustibles. El aumento de la produccin
agrcola, en caso de apoyarse en procesos no sustentables de
expansin de la frontera agropecuaria - basados en la deforestacin
y/o el avance de los monocultivos a gran escala o en procesos de
intensificacin utilizando prcticas de la denominada agricultura
convencional, provocara en general efectos negativos en la tierra,
el aire, el agua y la biodiversidad. Todo ello realza la
importancia y la necesidad del desarrollo y perfeccionamiento de
instrumentos como el ordenamiento territorial o la zonificacin
econmica-ecolgica, como as tambin de la implementacin de buenas
prcticas agrcolas (agricultura de conservacin), elementos
fundamentales para atenuar las externalidades negativas de la
produccin de biocombustibles. En captulos subsiguientes del
presente manual se examinan las repercusiones de los
biocombustibles sobre el medio ambiente.
Con base en la informacin disponible en la literatura no se
infiere que los biocombustibles por s mismos puedan ser alternativa
total a la crisis energtica que afrontar el mundo con el descenso
previsible del petrleo, pero s que la humanidad ha redescubierto
una alternativa energtica renovable que puede responder
parcialmente por parte de los requerimientos de energa que deben
ser paulatinamente sustituidos.
Tampoco la informacin cientfica disponible nos dice de manera
inequvoca que el balance energtico de los biocombustibles sea
neutro o positivo, pero si muestra las mayores o menores bondades
que a este respecto tiene los diferentes cultivos energticos y las
mejores tcnicas productivas para elevar tal balance energtico.
En el campo de la seguridad alimentaria, y no obstante las
reiteradas manifestaciones que asocian los biocombustibles con la
actual escasez relativa y la caresta de ciertos bienes agrcolas
bsicos, no es del todo concluyente que la misma se deba como causa
primordial al surgimiento comercial reciente de los
ii
biocombustibles, o que la tendencia inevitable sea la de
contraponer biocombustibles a seguridad alimentaria mundial.
Adicionalmente, la previsible produccin de biocombustibles de
segunda generacin a base de celulosa, terminara as fuera de manera
parcial en sus comienzos, con el riesgo de competencia entre
alimentos y biocombustibles.
Lo que resulta evidente es que en todos los anteriores campos, y
en otros asociados, la ciencia, la academia, la industria, y los
responsables de las polticas pblicas deben seguir avanzando en sus
indagaciones y estudios, preferiblemente de manera mancomunada,
interinstitucional e interdisciplinaria, porque an no se ha dicho
la ltima palabra tanto en los temas tcnicos como econmicos y de
sostenibilidad ambiental.
Ante esta situacin ser necesario que la industria petrolera en
Amrica Latina y el Caribe se mantenga atenta a todos estos cambios
durante las planificaciones en el negocio de los
biocombustibles.
iii
SECCIN 1: DOWNSTREAM
Manual de Biocombustibles Seccin 1
2 Aspectos tcnicos del biodiesel
2.1 Aspectos Generales
2.1.1 Proceso para la obtencin de biodiesel
La materia prima utilizada para el proceso de fabricacin del
biodiesel es muy variada (distintos tipos de aceites vegetales y
grasas animales, aceites reciclados, etc.), haciendo que el
resultado de la reaccin qumica correspondiente sea una
multiplicidad de steres de cidos grasos distintos, en proporciones
muy variables, todos ellos denominados biodiesel.
La reaccin qumica que mejores resultados ha demostrado tener
para obtener biodiesel es la transesterificacin. Esta consiste en
la reaccin entre un triglicrido (compuesto por una molcula de
glicerol esterificada por tres molculas de cidos grasos), contenido
en el aceite vegetal o grasa animal y un alcohol ligero (metanol o
etanol), obtenindose como productos glicerina y steres derivados de
los tres cidos grasos de partida, es decir, biodiesel. En general
se suele usar metanol como alcohol de sustitucin, en cuyo caso el
biodiesel estar compuesto por steres metlicos.
Figura 2.1.1.1: Esquema de la reaccin de transesterificacin con
metanol
Fuente: Informes ISF 2. Produccin de Biodiesel. Aplicacin a
pases en desarrollo. 2007
Aunque el metanol tiene, respecto del etanol, mayores
restricciones ambientales y de manipuleo, existe una mayor
tendencia a su uso, por las siguientes razones:
1. Su menor precio2. Tecnologa disponible y madura3. Menor
complejidad en el proceso4. Separacin menos dificultosa de la
mezcla alcohol/agua5. Menor volumen de alcohol que recircula
Aunque el etanol tiene la ventaja de ser materia prima de fuente
renovable, su posible utilizacin, en un futuro, en reemplazo del
metanol, requerir necesariamente del desarrollo de tecnologa para
obtener un proceso eficiente y competitivo en costos.
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2.1.2 Materias primas para la produccin de biodiesel
Si bien se puede obtener biodiesel a partir de grasa animal y
aceite de fritura usado, la materia prima ms abundante son los
aceites vegetales. Las dos etapas necesarias para la obtencin de
biodiesel a partir de aceites vegetales, son:
1. La conversin de la materia prima en aceite vegetal2. Su
transformacin qumica en ster.
Entre los principales aceites vegetales usados se encuentran los
de colza, palma, soya, girasol, jatropha, semilla de algodn,
canola, grasas animales y aceites usados.
La investigacin en materias primas es liderada principalmente
por Estados Unidos, China, Japn, India, Alemania y Turqua, que
trabajan primordialmente en soya, colza, girasol y palma. Se
observa una estrecha relacin entre la disponibilidad de materia
prima y la publicacin de artculos cientficos ya que cada pas
investiga principalmente sobre la materia prima que tiene
disponible. Tambin se consideran materias primas de importancia a
las grasas animales, los aceite de cocina y, tal vez el ms
promisorio sea, el jatropha Curcas.
Por cuanto los aceites vegetales representan del 60 al 75% del
costo final del biodiesel, se investiga permanentemente en busca de
materias primas de menor costo, tales como las grasas animales y
aceite de cocina usado. El otro factor importante es el
requerimiento de tierras de cultivo, que es la fuente de cada tipo
de materia prima. En este sentido tendra cierta ventaja la jatropha
Curcas, que es adaptable a terrenos marginales improductivos, por
lo que no desplazara a los cultivos alimenticios.
La Asociacin Mundial de Soya (United Soybean Board, 2005) realiz
un estudio donde evaluaba los precios, los incentivos, las demandas
y las regulaciones en torno a los principales aceites usados para
producir biodiesel, tomando como referencia cuatro principales
regiones: Estados Unidos, Unin Europea, Brasil y Otros, este ltimo
compuesto por Malasia, India, Taiwn, Colombia, Filipinas, Ecuador e
investigaciones contempladas en Indonesia, Australia y Sudfrica.
Como consecuencia de este estudio, el cuadro a continuacin muestra
el pronstico de produccin de las tres principales materias primas
(soya, palma y colza).
Tabla 2.1.2.1: Pronstico de los principales aceites usados para
produccin de biodiesel(en 1.000 toneladas mtricas)
2.1.2.1 Conversin de la materia prima en aceite vegetal
El aceite utilizado para la fabricacin del biodiesel por
transesterificacin debe presentar unas caractersticas determinadas
para que el biocombustible final cumpla con las especificaciones
deseadas. As, el aceite bruto es sometido generalmente a desgomado,
filtracin, neutralizacin y secado, cuyos procedimientos dependen de
la naturaleza del aceite bruto, obtenindose un aceite refinado sin
slidos en suspensin y con un mnimo de acidez (160169
Corrosin a la lmina de cobre 3 hs.@ 50C, ASTM D 1301A1A
Nmero de cetano, ASTM D 61351,946,846,2
Azufre, ASTM D 2622-03, % p/p
