Análisis energético de biocombustibles de segunda y tercera generación. Casos de estudio: bioetanol de tuna, syngas de espartillo, biodiésel de cártamo y biodiésel de microalgas.

PIASTRELLINI, R.; RODRÍGUEZ, P.D.; JOZAMI, E.; FELDMAN, S; DEFRANCHESCHI, A.; CIVIT, B.; ARENA, A.P.

Bahia Blanca

Congreso; IX Congreso Argentino de Ingeniería Química (CAIQ 2017); 2017

Asociación Argentina de Ingenieros Químicos (AAIQ)

Los biocombustibles surgen como una alternativa energética renovable, capaz de responder parcialmente a la creciente demanda de energía a nivel global y hacer frente a los problemas derivados de una economía dependiente de la oferta de combustibles fósiles. El objetivo de diversificación energética junto con las contribuciones positivas desde el punto de vista ambiental vinculadas a la reducción de emisiones de gases de efecto invernadero han impulsado el desarrollo de políticas de fomento para la producción y uso de biocombustibles en diversos países. En la actualidad, las principales materias primas destinadas a producir biocombustibles también se utilizan (directa o indirectamente) para la producción de alimentos. Entre ellas se destacan: el maíz (Zea mays), el trigo (Triticum aestivum), la cebada (Hordeum vulgare), la caña de azúcar (Saccharum officinarum), la colza (Brassica napus), la soja (Glycine max) y el girasol (Helianthus annuus). Esta situación ha generado un constante debate que intenta responder en qué medida la producción de biocombustibles afecta a la producción de alimentos. En forma paralela, crece con fuerza el interés por el desarrollo de biocombustibles derivados de biomasa no alimentaria y con baja demanda de recursos, especialmente de tierra y agua. De este modo surgen sucesivas generaciones de biocombustibles: los de primera generación (o convencionales) derivados de biomasa con usos alimentarios y económicamente viables a escala industrial; los de segunda generación derivados de residuos o cultivos no alimentarios; y los de tercera generación producidos a partir de algas, principalmente microalgas. Se han logrado importantes avances en cuanto al desarrollo de biocombustibles de segunda y tercera generación. Sin embargo, estos esfuerzos sólo serán compensados si se verifica el principal atributo de los biocombustibles: su capacidad para proporcionar energía neta. En este trabajo se analiza el desempeño energético de diferentes biocombustibles de segunda y tercera generación: bioetanol de cladodios de tuna (Opuntia ficus indica); gas pobre (syngas) de rollos de espartillo (Spartina argentinensis); biodiesel de semilla de cártamo (Carthamus trincorius) y biodiesel de microalgas (Acutudesmus spp.). Posteriormente, se realiza un análisis comparativo con biocombustibles bien establecidos a nivel mundial, tales como el biodiesel de soja, el biodiesel de colza, y el etanol de maíz. Los límites para todos los sistemas analizados comprenden la producción y el acondicionamiento de la biomasa y la elaboración del biocombustible. La unidad funcional definida es 1 MJ de energía de biomasa. El análisis energético se efectúa mediante el indicador EROI (del inglés, Energy Return on Investment), el cual expresa la relación entre la cantidad de energía obtenida durante el proceso productivo de la biomasa y la energía no renovable requerida para su producción. Los resultados encontrados difieren notablemente entre los distintos biocombustibles: los valores de EROI para el syngas de espartillo y el biodiesel de cártamo muestran una ganancia neta de energía similar a la de los biocombustibles convencionales; mientras que los valores de EROI para el bioetanol de cladodios de tuna y el biodiesel de microalgas indican una pérdida neta de energía, es decir que la energía consumida durante la producción del biocombustible supera ampliamente a la energía generada por todos los productos que se obtienen durante el proceso. Se destaca que los valores de EROI mejoran notablemente (incrementan entre 2 y 7 veces) para escenarios que consideran el autoabastecimiento de energía eléctrica o distintos coproductos con valor en el mercado.