UNIVERSIDAD DE MANIZALES
MAESTRIA EN DESARROLLO SOSTENIBLE Y MEDIO AMBIENTE
ELECTIVA: BIOCOMBUSTIBLES
Isabel Cristina Campos
Jairo Oscar Cordoba
Armando Cabrera Clemow
Cesar Augusto Alvarez
PRODUCCIÓN DE BIOBUTANOL
CONTENIDOS
RESUMEN 2
INTRODUCCIÓN 3
Tabla 1.0 Propiedades como combustibles entre la gasolina, 5
La política de gobierno como orientador y soporte 5
OBJETIVOS 6
EL BUTANOL 6
MERCADO DEL n-BUTANOL 7
Fig. 1.0 Demanda mundial del n-butanol por aplicación, 2007. Total 989 millones de galones. 7
Fig. 2.0 Demanda mundial del n-butanol por regiones del mundo, 2007. Total 989 millones de galones. 8
COMO SE OBTIENE EL BIOBUTANOL 8
EL CAMINO MÁS PROBABLE DE DESARROLLO 9
ESTADO DE LAS TECNOLOGIAS DE PRODUCCION DEL BUTANOL 11
Figura 3.0 Diagrama de las tecnologías actuales, emergentes y en desarrollo en la producción de Biobutanol. 11
COMPARACIÓN ECONOMICA DE LA PRODUCCIÓN DEL BIOBUTANOL 12
Figura 4.0 Comparación gráfica de los costos de producción mediante diferentes tecnologías, del biobutanol 13
VENTAJAS Y DESVENTAJAS 14
DISPONIBILIDAD DE MATERIA PRIMA 15
Disponibilidad de almidones para el butanol 18
Disponibilidad de azúcares para el butanol 19
DINAMICAS DE COMPETENCIA DE USO PARA COMIDA VERSUS COMBUSTIBLE 21
ASPECTOS LEGALES 22
Resultados de la política de biocombustibles en Colombia 25
Tabla 2.0 Plantas de producción de etanol. 26
Tabla 3.0 Plantas de producción de biodiesel. 26
CONCLUSIONES 27
BIBLIOGRAFIA 28
Agathou, M. (2010). Bio-butanol fuel automization and combustion process. Disertation - subbmited in partial fulfillment for degree of Doctor in Philosophy in Mechanical Engineering . Urbana, Illinois, United states of America: University of Illinois Urbana - Champaing. 28
RESUMEN
Con ocasión de los diferentes motivadores y circunstancias que han llevado a la reflexión al hombre sobre las condiciones desfavorables que día a día genera en el medio ambiente, se ha acrecentado el interés en la producción de productos químicos y combustibles a partir de fuentes renovables o bio-materias primas, y ello aunado al continuo incremento de los valores de los precios de los combustibles fósiles, así como la inseguridad de la disponibilidad de recursos fósiles en el futuro, además de la emergente legislación encaminada a la sustentabilidad; surge como una alternativa la producción del biobutanol. Este ensayo revisa la producción del biobutanol a partir de los procesos o etapas denominadas ABE (acetona, butanol, etanol), sus características, tecnologías existentes, disponibilidad de materias primas para su producción, el comportamiento de los mercados en la producción de bio-materias primas, y los problemas y retos a superar.
Finalmente se realiza los análisis de conveniencia y tendencia hacia la producción del biobutanol como una alternativa de combustible de segunda generación y sus aportes a la solución planteada por la problemática con el uso de los combustibles fósiles.
INTRODUCCIÓN
El butanol es un químico intermedio industrial de gran volumen que alcanza una producción global de cerca de mil millones de galones por año producido a partir de materias primas no-orgánicas. El Biobutanol cuyo principal constituyente es el n-butanol, es un biocombustible potencialmente atractivo que aún no ha sido comercializado.
El Biobutanol es una potencial solución a las deficiencias técnicas que ha presentado el etanol mundialmente, excepto tal vez para Brasil. Se considera que en Brasil se ha despertado un gran interés por el Biobutanol y a pesar que Brasil ha realizado un enorme compromiso con el etanol (considerando que la zona y clima presente en el territorio brasileño facilita que el mismo sea manejado en las refinerías), y que las condiciones de clima le permiten su expansión y masificación en todo el territorio brasileño y es así como se ha desarrollo la infraestructura para la producción, transporte y distribución necesarias para expandir el uso del etanol. Para países que cuenten con estaciones de frío intensas no se hace viable el uso del etanol por sus características físico-químicas.
Existen muchas razones para creer que el butanol tiene potencial como un biocombustible. Acorde con algunas de sus principales características este es superior al etanol, y dependiendo del desarrollo de tecnología económicamente competitiva, puede llegar a ser el próximo gran biocombustible que permita desplazar o al menos reemplazar al etanol y al biodiesel como substituto de los combustibles fósiles. Este ha sido comercializado (a partir de materias primas orgánicas) desde los primeros años de la era industrial. Su producción a partir de materias primas orgánicas transcurrió a partir de los años cincuenta, y debido a los bajos costos de los procesos petroquímicos presentes en aquellos momentos no prosperó; sin embargo persistió su producción en la antigua unión soviética hasta los años ochenta y continúa hoy en China. Para el año 2007 un número importante de entidades Chinas anunciaron nuevas capacidades adicionales. En estas producciones se ha usado el proceso ABE (acetona-butanol-etanol) y basados en la fermentación del Clostridium .
Veamos a continuación algunas propiedades relevantes del butanol comparado con el etanol y la gasolina. En comparación con el etanol, el n-butanol es mucho más atractivo que el etanol con miras a la mezcla con la gasolina debido a su bajo RVP , así como por su baja afinidad con el agua, lo cual permite al n-butanol ser mezclado en las refinerías, eliminando algunas de las complejidades asociadas con las mezclas gasolina- etanol.
Tabla 1.0 Propiedades como combustibles entre la gasolina,
Características Etanol n-butanol Gasolina (combustible fòsil)
Gravedad Especifica 60/60F 0.794 0.814 0.720-0.775
Poder Calorífico (MJ/I) 21.1-21.7 26.9-27.0 32.2-32.9
Numero de Octano por investigación (RON ) 106-130 94 95
Número de Octano por Motor (MON2) 89-103 80-81 85
RVP@5%/10% (psi) 31/20 6.4/6.4 <7.8/15
Oxigeno (wt %) 34.7 21.6 <2.7
Solubilidad con el agua 100 9.1 <0.01
La política de gobierno como orientador y soporte
Los motivadores en cuanto a las políticas públicas (gobiernos) y los programas orientados al desarrollo de los biocombustibles son bastante variados alrededor del mundo. Algunas de los más importantes y comunes en la mayoría de países son:
Calentamiento global y riesgos ambientales generales por las emisiones de gases efecto invernadero.
Costos actuales del petróleo (picos en los precios internacionales).
Mejoramiento global en cuanto a la microbiología y agricultura.
Desarrollo rural
Balances mundial de los pagos (globalización y estandarización de los precios)
Acuerdo a nivel global y de gobierno que ha impulsado la industria de los biocombustibles.
OBJETIVOS
Identificar las ventajas y desventajas del butanol en relación con otros biocombustibles especialmente frente al etanol.
Describir el estado de mercado y consumos del biobutanol actuales y futuros.
Concluir si es conveniente el uso e implementación del biobutanol como alternativa de reducción y posible reemplazo de los combustibles de origen fósil.
EL BUTANOL
El butanol es, a diferencia del etanol, un compuesto químico con una cadena larga de hidrocarbonos siendo no polar, haciéndolo más similar a la gasolina, este mismo ha demostrado ser un combustible no corrosivo, que puede ser distribuido a través de la infraestructura actualmente existentes (poliductos y oleoductos) y puede ser utilizado directamente en los vehículos de gasolina sin necesidad de modificarlos. Este puede ser producido de diferentes modos; uno de ellos es el de cultivo energético a base de remolacha, caña de azúcar, grano de maíz, sorgo, trigo entre otros, así como productos intermedios de la agricultura como paja, mazorcas de maíz (biobutanol), también puede ser producido a partir de combustibles fósiles (petrobutanol), aunque ambos seguirán siendo similares en materia de propiedades químicas.
MERCADO DEL n-BUTANOL
El más grande mercado del n-butanol son pinturas, abrigos y algunos usos menos extensivos como adhesivos, sellantes, tintas, textiles y plásticos. Igualmente es usado como solventes en las formulaciones para polímeros e inclusive otros solventes. La demanda mundial del n-butanol se centra en:
Fig. 1.0 Demanda mundial del n-butanol por aplicación, 2007. Total 989 millones de galones.
La demanda global y en los mercados químicos de n-butanol es cercana a los tres millones de toneladas, equivalentes a novecientos ochenta y nueve millones de galones en el 2007, avaluado esto en aproximadamente seis mil millones de dólares. Dicha demanda está en crecimiento a un promedio de dos punto siete por ciento anualmente y debido al camino hacia la industrialización Asia ha llegado a ser el consumidor más grande; las cantidades en cuanto a las proyecciones pasarían de 898 millones de galones en el 2007 a aproximadamente 1,288 millones de galones para el año 2015. A continuación veremos la demanda por regiones del n-butanol
Fig. 2.0 Demanda mundial del n-butanol por regiones del mundo, 2007. Total 989 millones de galones.
Los precios por tonelada han venido variando desde los 0,37 dólares por libra en el año 2002 hasta los 0,70 dólares por libra en el 2007, lo cual augura un buen futuro comportamiento.
COMO SE OBTIENE EL BIOBUTANOL
El proceso utilizado para la obtención del biobutanol es el de la fermentación de azúcares mediante microorganismos del género Clostridium, entre los que encontramos algunas especies solvatogénicas capaces de producir butanol, como por ejemplo C. acetobutylicum, C. beijerinckii, que son las más conocidas y estudiadas. Cuando estas bacterias se alimentan de azúcares producen, mayoritariamente tres productos: acetona, butanol y etanol. Por esta razón, a este proceso se le denomina desde sus inicios fermentación ABE (acetona-butanol-etanol). La reacción tiene lugar en dos etapas: a) la acidogénesis en la cual los microorganismos metabolizan los azúcares, se genera masa celular y se producen compuestos de naturaleza ácida, como el ácido acético y el ácido butírico. Tiene lugar un descenso de pH en el medio y el crecimiento alcanza un estado estacionario; y b) la solventogénesis en la cual se produce la reasimilación de los ácidos; existe una subida del pH y tiene lugar la formación del butanol. Los factores más importantes que determinan el desarrollo de esta fase son el factor de esporulación, el pH externo del medio de cultivo, la concentración de productos ácidos, los niveles de nutrientes del medio, la temperatura y la concentración de oxígeno (Rodriguez, 2010).
EL CAMINO MÁS PROBABLE DE DESARROLLO
La demanda global potencial del biobutanol se proyecta incrementarse desde los 25 millones de galones en el 2008 a cerca de 38 mil millones de galones (cerca de 2,5 millones de barriles por día ) para el 2020 (asumiendo que inicie sus ventas en el mercado de la química y posteriormente en el mercado de los combustibles). Asia al parecer liderará inicialmente el crecimiento debido a que gran e incremental demanda para usos industriales y la tendencia hacia los combustibles limpios y renovables, reforzado principalmente por los mecanismos de producción biológica que China ha venido desarrollando. Los Estados unidos y el este de Europa cuentan con una gran demanda de butanol industrial así como los mandatos (directivas) por cumplir y con la expectativa de adoptar el biobutanol como combustible de motores. En contraste con esto Centro y Sur América actualmente cuentan con una relativa baja demanda por el butanol de aplicación industrial. Además en Sur América y especialmente en Brasil se presenta la producción de etanol con bajo costos, sumado al hecho que por condiciones climáticas es técnicamente viable el transporte del mismo usando la infraestructura de transporte de los hidrocarburos de origen fósil. De todas formas las regiones de centro y sur América van por el camino de Asia, Norte América y Europa de producir y usar el biobutanol.
En el 2008 la demanda de biobutanol fue de proyectada en aproximadamente veinticinco millones de galones básicamente por la producción en el reino Unido y China; en el 2009 varias plantas ABE operan en China incrementando la demanda mundial a setenta y cinco millones de galones. Para 2010 al menos una planta en los EEUU inició con un planta piloto de producción. Las proyecciones para 2015 indican que China llevara su demanda hasta lograr que globalmente se consuman aproximadamente ciento quince millones de galones. Para el 2020 los EEUU esperan llegar a la cifra de ciento quince mil millones de galones de los cuales el biobutanol contribuirá con el 25%.
ESTADO DE LAS TECNOLOGIAS DE PRODUCCION DEL BUTANOL
Inicialmente el butanol ha sido co-producido con acetona y etanol en un proceso de fermentación (proceso denominado ABE: acetona-butanol-etanol) para la primera mitad del siglo veinte, antes eclipsado por la petroquímica.
Algunas de las tecnologías que históricamente han surgido para la producción de butanol se enumeran a continuación:
Fermentación mejorada con Clostridium acetobutylicum (ABE) utilizada desde mediados de los ochentas y a partir de astillas de madera.
La actual y denominada la mejor de su clase fermentación avanzada con Clostridium beijerinckii a partir de maíz.
Condensación de bioetanol a biobutanol.
Gasificación de la biomasa con gas de síntesis convertido.
Figura 3.0 Diagrama de las tecnologías actuales, emergentes y en desarrollo en la producción de Biobutanol.
COMPARACIÓN ECONOMICA DE LA PRODUCCIÓN DEL BIOBUTANOL
A continuación vemos la comparación en costos de seis casos de producción de biobutanol; en los primeros cuatro la base de las mismas es a fermentación:
Caso 1: la clásica fermentación con Clostridium acetobutylicum ABE, este análisis es a partir de astillas de madera (que se muestra en la parte superior derecha de la figura 1.0).
Case 2: el mejor en su clase actual fermentación avanzada con Clostridium beijerinckii BA101 desarrollado por Hans Blaschek de la Universidad. de Illinois en Urbana-Champaign y con licencia para Tetravitae Bioscience (www.advancedbiofuelsinc.com). Este proceso consiste en la fermentación continua de maíz sin eliminación continua de los disolventes (no se distingue del clásico de fermentación de ABE en la parte superior derecha de la figura 1.0). Podría ser fácilmente adaptado para convertir las fábricas de etanol de maíz para la producción de butanol.
Caso 3: dos reactores de doble paso inmovilizado con una recuperación continua (DIRCR) proceso patentado por David Ramey de la Environmental Energy, Inc. (www.butanol.com). El uso de maíz como materia prima, este primer proceso convierte los azúcares en ácido butírico, ácido butírico a continuación, butanol (el proceso de fermentación de 2 etapas en la Figura 1.0). En base a demandas de los desarrolladores, esta vía parece ser mejor que el caso 2, pero no es tan bien apoyado por los datos publicados.
Caso 4: condensación de bioetanol de biobutanol (Catálisis Guerbet en la parte superior derecha de la figura 1.0). El modelo para este análisis se basa en informes bien documentados en la literatura, pero la tecnología no se comercializa todavía.
Caso 5 es una ruta termoquímica, es decir, la gasificación de biomasa seguida de la catálisis del gas de síntesis. La síntesis oxo ruta petroquímica se muestra como Caso 6.
No se incluye en este debate las tecnologías de fermentación sobre la base de biobutanol de E. coli. Esas parecen estar en las primeras etapas de desarrollo de los procesos de Clostridium.
Figura 4.0 Comparación gráfica de los costos de producción mediante diferentes tecnologías, del biobutanol
VENTAJAS Y DESVENTAJAS
El biobutanol presenta muchas ventajas técnicas sobre los biocombustibles en general y el etanol:
o Baja solubilidad con el agua y del agua en el butanol, lo cual reduce riesgos de contaminación de cuerpos de agua con ocasión de las operaciones drenajes y retiros mecánicos de agua en los lugares de almacenamiento y distribución de los combustibles.
o Es fácilmente transportable por tuberías tanto por su baja solubilidad con el agua, que evita se contamine fácilmente y su poca actividad química que reduce notablemente los riesgos de corroer las mismas.
o Puede ser mezclado en las refinerías tanto con la gasolina como con el diesel en cualquier porcentaje.
o Tiene una densidad energética muy cercana a la gasolina.
o Su presión de vapor es mucha más baja que la del etanol, lo que no eleva la misma de la gasolina final (especificación clave de la gasolina). Permite el uso de aditivos de bajo costos para el octanaje, como el butano y puede ser usado en épocas calurosas, mezclado con el butanol.
o Las plantas productoras de bioetanol a partir de maíz o azúcar pueden ser adaptadas para la producción de biobutanol.
o Similar a otros alcoholes, el butanol es rápidamente biodegradable en caso de fuga o derrame.
Las deficiencias que presenta el biobutanol se centran en:
o Es más toxico para los humanos y animales que el etanol e inclusive que la gasolina (aunque algunos componentes de la gasolina como el benceno, son mas tóxicos y cancerígenos, y a ello no conllevan ni el etanol ni el butanol).
o La toxicidad del biobutanol se debe a su capacidad de ruptura de las células (daño estructural sobre las células), porque tiene la propiedad de disolver las grasas presentes en sus membranas.
o No se tienen pruebas contundentes de los daños potenciales que el biobutanol puede producir sobre los polímeros y metales con los cuales se construyen hoy día los motores. Sin embargo en diferentes escenarios se ha demostrado que el mismo no produce daños. Y algunos autores afirman que inclusive produce menos daños que el etanol.
DISPONIBILIDAD DE MATERIA PRIMA
Para calificarlo como un biocombustible, el biobutanol debe ser producido a partir de biomasa ya sea de origen animal o vegetal. La biomasa como materia prima generalmente está conformada por cuatro mayores componentes ordenados en orden de abundancia:
Carbohidratos, azúcares, almidones, celulosa y hemicelulosa , los cuales son los componentes principales de las plantas; proveen estructura y almacenamiento de energía. Todos estos pueden ser transformados a azúcares.
Ligninas Fenólicas materia orgánica vinculante para celulosa y hemicelulosa.
Aceites (y grasas animales)-triglicéridos, esteres de glicerina con ácidos grasos usados como almacenamiento de energía, especialmente para proveer energía en la germinación de las semillas.
Componentes proteínicos para la subsistencia celular, necesarios para propagación y los procesos de la vida.
Además las plantas poseen otros constituyentes menores orgánicos e inorgánicos que surgen o quedan en las cenizas después de la incineración.
En cuanto a tema de las limitaciones de disponibilidad a largo plazo de almidones y azúcares en marco de la controversia “comida versus combustibles”, surgen estrategias alternativas para la conversión de celulosa y hemicelulosa para fermentar azúcares, y para gasificación o la pirolisis de las grandes cantidades de biomasa (carbohidratos, aceites, lignina y proteínas) mediante la producción catalítica (plataforma tecno química) de los biocombustibles. Actualmente el biodiesel está siendo producido a partir de grasas animales como de aceites vegetales, ambos claramente compiten con el uso de la biomasa en la alimentación humana y animal; el biobutanol como aditivo o extensión de diesel puede llegar a mitigar esta condición o circunstancia presente, ya que utiliza biomasas que no compiten claramente en la carrera “comida versus combustibles”. Considerando que cualquier biomasa es susceptible de fermentar y por ende aprovechar estos valores energéticos en la producción biobutanol.
Algunas potenciales materias primas no biológicas para la fermentación y el biodiesel están siendo consideradas y/o desarrolladas alrededor del mundo, en ellas se identifican cáñamo, jatrofa, algas, entre otros.
Además se presentan propuestas de producción de biobutanol usando la lactosa (azúcar de la leche) en suero como materia prima. Se hace necesario para ello identificar los sitos este uso, incluso en una escala de menor importancia para el sector económico de los biocombustibles, ya que podría provocar la oposición pública, debida a que el suero es comestible y también se puede utilizar en alimentos para humanos y animales.
Disponibilidad de almidones para el butanol
La producción y consumo mundial de los almidones en forma de granos ha venido creciendo desde cifras aproximadas de 800 millones de toneladas en los años sesenta hasta 2.000 millones de toneladas para el año 2009. Del total de la producción mundial de granos, cerca del 20% son producidos en los EEUU y de ello aproximadamente el 25% ha sido históricamente exportada, mayoritariamente como maíz y trigo, sin embargo estas exportaciones han venido disminuyendo como resultado de la creciente demanda de maíz para la producción del bioetanol. Si de esos 2.000 millones de toneladas por año se tiene que el 65% es de almidones, es decir aproximadamente 1.300 millones de toneladas al año, ello permite una producción de aproximadamente 300 a 400 millones de toneladas de biobutanol (100 a 130 mil millones de galones por año) mediante la tecnología existente de fermentación ABE usando la bacteria Costridium beijerinckii. La demanda de etanol requerido para las mezclas con gasolina propuestas para el año 2015 son de alrededor de 500 mil millones de galones por año; por lo tanto continuar usando todo el almidón de los cultivos actuales y que se continúe con el crecimiento de producción acorde como se ha venido presentando el mundo no alcanzará a proveer siquiera la mitad de la demanda requerida para el 2015.
Disponibilidad de azúcares para el butanol
El Biobutanol puede ser producido generalmente con costos menores a partir de substratos de azúcar (conocidos como substratos claros) que de los granos, cultivos de raíces de almidón o biomasas. Los EEUU tiene la producción más grande del mundo de etanol a partir de maíz seguido por Brasil que lo produce a partir de caña de azúcar; sin embargo pensar en una cambio o ajuste de tecnología de los modelos actuales en Brasil de producción de etanol para producir biobutanol se presenta con desafíos tecnológicos muy diferentes a los EEUU.
Algunos de los temas que surgen con ocasión del uso potencial del azúcar para fabricar butanol para el mercado químico o de los combustibles son:
Algunos desarrollos e investigaciones planean iniciativas para el butanol de azúcar y son reportadas en la literatura, como ejemplo por la Cooperativa brasilera de azúcar, la Copersucar , entre otros.
El Etanol es fermentado eficientemente a partir ya sea de jugo de caña de azúcar, el cual es más o menos de manejo por estaciones o temporadas, o partir de la melaza, la cual puede ser almacenada y transportada para usos a lo largo del año, pero algunos investigadores han sostenido que al menos algunas cepas de clostridium productoras de butanol, son fuertemente inhibida por el alto contenido de sales y otras impurezas de la melaza.
Aunque es más fácil con un proceso menos costoso fermentar los azúcares de butanol que fermentar los cereales, raíces amiláceas, o biomasa, puede llegar o no a ser una ventaja económica sobre el almidón de maíz.
Aunque probablemente el biobutanol podría integrarse aguas abajo de, o en paralelo a la producción de azúcar, este no podía ser integrado, tan bien como el ron y la producción de etanol combustible han sido.
Brasil se encuentran altamente adaptado al uso de etanol como combustible, en la producción, la distribución (gasoductos dedicados al etanol), y el uso en vehículos de combustible flexible; por lo que el uso del biobutanol no representa grandes logros acorde con esta situación, como si lo sería para los demás países.
De acuerdo con la USDA (Departamento de Agricultura de los Estados Unidos de América) y otras fuentes, la producción mundial de azúcar entre el 2006/2007 se encuentra estimada en cerca de 165 millones de toneladas, ello aproximadamente el 80% es producido por diez típicos productores de azúcar, entre ellos se encuentran: Rusia, Tailandia, Australia, Sur África, México, EEUU, China, India, Unión Europea y Brasil, estos tres últimos con cerca del 40% de la producción. Si estas 165 millones de toneladas de producción por año fuesen convertidas completamente a Etanol, contribuiría solamente con 27 mil millones de galones, que significa un 5% de la demanda mundial de gasolina.
DINAMICAS DE COMPETENCIA DE USO PARA COMIDA VERSUS COMBUSTIBLE
Convirtiendo todos los recursos existentes de almidón a biobutanol, se podría reemplazar menos de la mitad de la demanda de gasolina, y convirtiendo todos los recursos existentes de azúcar solamente contribuiría con un cinco por ciento del requerido en gasolina. Convirtiendo todos los sueros de azúcar se podría lograr aún una menor contribución.
Para biodiesel, usar todas las grasas y aceites vegetales razonablemente esperados a producirse en los modelos actuales de producción agrícola se reemplazaría menos del doce por ciento de la demanda global de diesel. Esto lleva a concluir por lo tanto que continuar produciendo biocombustibles de granos, almidones, comunes, azúcar y aceites y grasas de recursos naturales, hasta sus límites, incluso si el mundo estuviera dispuesto a privarse de estos como alimentos, no se lograría reemplazar más de un cuarto de la demanda esperada de combustibles fósiles para el 2015.
Aspectos logísticos deben ser considerados, aún se pregona que se cuenta con suficientes alimentos para alimentar toda la población mundial, pero el problema es de propiedad y distribución de la misma. Maíz, granos de cereal, azúcar, melazas y yuca seca generalmente pueden ser almacenadas y transportadas por grandes distancias y comercializadas entre continentes; pero para el caso de la caña de azúcar, remolacha azucarera y materias primas de biomasa estas son más voluminosos y perecederos, por lo cual para la construcción de las infraestructuras para producir a partir de ellas los biocombustibles, se deben realizar cerca de las áreas de abastecimiento o cultivo.
Por ejemplo en los estados unidos la producción de maíz de exportación se ha mantenido oscilando en una franja entre los 30 y 60 millones de toneladas por año, mientras el maíz destinado a la producción de los biocombustibles ha evolucionado de casi cero a valores de 50 millones de toneladas por año equiparando al maíz de exportación. Se considera el año 2007 como el año en el cual estas dos cifras se equipararon.
El incremento en la producción del etanol y biodiesel como reemplazo de combustibles ha generado una ruptura o discontinuidad en los mercados de los cereales en grano, semillas oleaginosas y el azúcar. Las compañías de alimentos, comerciantes e inversionistas se encuentran expectantes de cómo se comporta los precios de esto productos y las expectativas de evolución en el tiempo y como toda esta dinámica impactarán sus negocios.
ASPECTOS LEGALES
El Ministerio de Minas y Energía y el Ministerio de Agricultura y Desarrollo Rural, han liderado el tema de biocombustibles en Colombia, para lo cual impulsaron y lograron aprobación por parte del Congreso de estímulos tributarios al consumo de biocombustibles y a la producción de palma africana. (Min. Agricultura 2007, citado en CEPAL 2009.). El Ministerio de Minas formuló un esquema de precios para el etanol y el biodiesel que permitieran a los productores cubrir su costo de oportunidad. De igual manera, estableció la obligatoriedad de mezclar la gasolina con etanol y aceite combustible para motores (ACPM) con biodiesel. (CEPAL 2009).
El Gobierno Nacional, ha venido impulsando la estrategia de biocombustibles a través de conjunto de instrumentos de política, así mismo, identifica a los biocombustibles como uno de los productos de alto valor, con los cuales se busca diversificar la producción agropecuaria y conquistar nuevos mercados. En esa medida, el desarrollo de los biocombustibles se encuentra priorizado en las estrategias de los sectores agrícola, ambiental y de energía, por lo cual se identifica como un sector con potencial dentro de las políticas de desarrollo del país.
Instrumentos de Política para impulsar el sector de los biocombustibles en Colombia.
Ley 693/2001, que hace obligatoria la mezcla de productos oxigenados con la gasolina, se dictan normas sobre el uso de alcoholes carburantes, se crean estímulos para su producción, comercialización y consumo.
Ley 788/2002, que otorga exenciones tributarias a la producción de alcohol carburante
Ley 939/2004, por la cual se estimula la producción y comercialización de biocombustibles de origen vegetal o animal para uso en Motores diesel.
Decreto 383/2007, modificado parcialmente por el Decreto 4051 de 2007, que establece estímulos para la implementación de zonas francas para proyectos agroindustriales en materia de biocombustibles.
Decreto 2629/2007, por medio del cual se dictan disposiciones para promover el uso de biocombustibles en el país, así como medidas aplicables a los vehículos y demás artefactos a motor que utilicen combustibles para su funcionamiento.
Ley 1111/2006, que establece una deducción del impuesto de renta del 40% de las inversiones en activos fijos reales productivos en proyectos agroindustriales, incluyendo leasing financiero.
Ley 1133/2007, por medio de la cual se crea e implementa el programa “Agro Ingreso Seguro – AIS”.
Decreto 2594/2007, por el cual se reglamenta el Art. 10 de la Ley 1133/07 (Fondo de Inversiones de Capital de Riesgo)
Decreto 2328/2008, por el cual se crea la Comisión Intersectorial para Manejo de Biocombustibles
Decreto 1135/2009, por el cual se modifica el Decreto 2629 de 2007, en relación con el uso de alcoholes carburantes en el país y con las medidas aplicables a los vehículos automotores que utilicen gasolinas para su funcionamiento
El documento CONPES 3510 del 31 de marzo de 2008 establece los lineamientos de política para promover la producción sostenible de biocombustibles en Colombia. Este documento resume las recomendaciones en 10 estrategias:
Creación de la Comisión Intersectorial para el Manejo de Biocombustibles.
Definición de un programa orientado a reducir los costos de producción de los biocombustibles en las etapas de producción y transformación, con criterios de sostenibilidad ambiental y social.
Evaluación y definición de un plan de desarrollo de infraestructura de transporte.
Continuar incentivando la producción eficiente de biocombustibles.
Definición de un Plan Nacional de Investigación y Desarrollo en Biocombustibles.
Armonización de la Política Nacional de Biocombustibles con la Política Nacional de Seguridad Alimentaria y Nutricional.
Definición de un nuevo esquema de regulación de precios de los biocombustibles.
Continuación de la política de mezclas de biocombustibles y combustibles fósiles.
Desarrollo de acciones específicas para abrir nuevos mercados y diferenciar el producto colombiano en los mercados internacionales.
Desarrollo de acciones para garantizar un desempeño ambientalmente sostenible a través de la incorporación de variables ambientales en la toma de decisiones de la cadena productiva de biocombustibles.
Colombia ha avanzado en forma importante en la legislación para promover el uso de biocombustibles para mezcla tanto con gasolina como con diesel, desarrollando amplia normatividad de tipo técnico y se podría afirmar que en esta materia las normas son suficientes para el desarrollo de esta industria en el país. (CEPAL 2009).
Resultados de la política de biocombustibles en Colombia
De acuerdo al Ministerio de Agricultura los resultados de la política de promoción a los biocombustibles son indiscutibles, para el año 2010 Colombia produjo 1,1 millón de litros diarios de etanol a partir de caña, cubriendo cerca del 70% de la demanda nacional.
Tabla 2.0 Plantas de producción de etanol.
Proyecto Ubicación Capacidad lts/día
Incauca Miranda, Cauca 300.000
Providencia Palmira, Valle 250.000
Manuelita Palmira, Valle 250.000
Mayagüez Candelaria, Valle 150.000
Risaralda La Virginia, Risaralda 100.000
Total 1.050.000
Fuente: Ministerio de Agricultura. Consultado 12-Nov-2011.
Así mismo, están en funcionamiento 6 plantas de biodiesel a partir de aceite de palma, con lo cual Colombia cubre una mezcla del 5% de biodiesel en todo el país y 7% en la Costa Atlántica, Santander, Sur del Cesar, Antioquia, Huila, Tolima, Putumayo y Caquetá, convirtiéndonos en el primer productor de biodiesel y en el segundo productor de etanol de Latinoamérica.
Tabla 3.0 Plantas de producción de biodiesel.
Proyecto Ubicación Capacidad ton/año Fecha de entrada
Oleoflores Codazzi, Cesar 50.000 Jul-2007
Odin Energy Santa Marta, Magdalena 36.000 Abr-2008
Biocombustibles Sostenibles del Caribe Santa Marta, Magdalena 100.000 Feb - 2009
Bio D Facatativá, Cundinamarca 100.000 Abr - 2009
Aceites Manuelita San Carlos de Guaroa, Meta 100.000 Jul - 2009
Ecodiesel Barrancabermeja, Santander 100.000 2010
Biocastilla Castilla La Nueva, Meta 10.000 2010
Clean Energy Barranquilla 40.000 2009
Total 536.000
Fuente: Ministerio de Agricultura. Consultado 12-Nov-2011.
CONCLUSIONES
El biobutanol es ya una tecnología comercial que solamente necesita ser reinstalado y mejorado.
Para que el biobutanol llegue a ser ampliamente comercializado, debe iniciar posicionándose del mercado de la industria química y del mercado de solventes, como butanol sintético, antes de llegar a los mercados de los combustibles a precios bajos.
El biobutanol tiene el potencial de impactar significativamente el desarrollo de los biocombustibles en diversas vías que incluyen:
o Al no requerir como el etanol infraestructura para la distribución, el transporte para su uso con la gasolina, ya que puede mezclarse en las refinerías petroleras.
o Uso y adaptación de las facilidades de producción de etanol existentes (almidón, azúcar o celulosa) para la producción de biobutanol.
o Logrando una mayor utilización del carbono en la fermentación.
o Más fácil utilización de la celulosa en la combinación de fermentación e hidrólisis.
o Producción a partir de gasificación de biomasa y síntesis catalítica de alcoholes.
o Mezclas similarmente buenas tanto en diesel como en gasolina.
Dentro de los análisis económicos acorde con los mecanismos emergentes globales son:
o Las tecnologías de fermentación han avanzado rápidamente en el mercado en los últimos 20 años.
o La venta dentro del existente mercado de solventes y químicos, deberá ser el objetivo inicial para la emergente industria del biobutanol.
o Obtener biobutanol a partir de la fermentación del maíz o de tecnologías termoquímicas a partir de biomasa, aparecen muy competitivas frente a la producción de bioetanol de maíz en los EEUU.
o La obtención de biobutanol a partir de la gasificación parece una vía factible y competitiva.
Se hace necesario la implementación de un plan de ordenamiento de tierras de manera que defina aquellas áreas rurales con condiciones agroecológicas adecuadas, para la producción de biomasa destinada a la generación de biocombustibles.
El país tiene una oportunidad a través de la inversión en ciencia y tecnología partiendo de la modificación de la ley de regalías generadas por los combustibles fósiles, de generar conocimiento de nuevas fuentes energéticas.
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