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Centro de Biología Celular y Molecular

BIOCOMBUSTIBLESFabián Carrión M

UNIVERSIDAD TÉCNICA PARTICULAR DE LOJALa Universidad Católica de Loja

fhcarrion@utpl.edu.ec

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Un poco de historia ….

Libro del Génesis (9: 20,21): “Noé se dedicó a la labranza y plantó una viña. Bebió del vino, se embriagó y quedó desnudo en medio de su tienda. …”

6000 a.C.: Los sumerios y babilonios usaban levaduras para fabricar cerveza.

Siglo XIV : Destilación de bebidas alcohólicas.

Finales del siglo pasado ciclo

energía

BIOCOMBUSTIBLE

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A medida que aumenta el agregado de alcohol en la mezcla, A medida que aumenta el agregado de alcohol en la mezcla, la combustión libera menor cantidad de contaminantes a la la combustión libera menor cantidad de contaminantes a la atmósfera, en especial CO. atmósfera, en especial CO.

La sustitución de los combustibles denominados fósiles o tradicionales, derivados del petróleo, por otros, de origen vegetal, cobra una gran importancia en nuestros días por varias razones fundamentales, como el hecho de provenir de una fuente renovable, ser un instrumento delucha contra el deterioro medioambiental, además de un factor dedesarrollo de la agricultura e industrias derivadas.

Los BIOCOMBUSTIBLES son alcoholes, éteres, ésteres y otros compuestos químicos, producidos a partir de biomasa, como las plantas herbáceas y leñosas, residuos de la agricultura y actividad forestal, y una gran cantidad de desechos industriales, como los desperdicios de la industria alimenticia.

BIOMASA: materia orgánica de origen animal o vegetal. La mayoría de las especies vegetales utilizan la energía solar paracrear azúcares, partiendo de sustancias simples como el agua y el dióxido de carbono, almacenando esta energía en forma de moléculas de glucosa, almidón, aceite, etc.

TIPOS: alcohol etílico o etanol, metanol, biodiésel y biogás.

Se utilizan principalmente como fuente de energía de vehículos a motor y para producir energía eléctrica.

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Fermentación: “La vida sin aire”

Son los cambios químicos en las sustancias orgánicas producidos por la acción de las enzimas, producidas por organismos diminutos tales como los mohos, bacterias y la levadura.

Generalmente, la fermentación produce la descomposición de sustancias orgánicas complejas en otras simples, gracias a la acción de los biocatalizadores.

El desarrollo de las fermentaciones ha permitido el avance en la investigación de Biocombuestibles.

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La idea de utilizar productos vegetales en el corazón mismo del motor no es ninguna novedad. Rudolf Diesel, utilizó aceite de maní para impulsar una de sus creaciones en la exposición de París de 1900.

“ Los combustibles del futuro serán derivados del agro”

Henry Ford

Materias ricas en sacarosa: caña de azúcar, la melaza y el sorgo dulce.

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Materias ricas en almidón: cereales (maíz, trigo, cebada, etc.) y tubérculos (camote, papa, yuca, etc).

Materias ricas en celulosa: madera y residuos agrícolas

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Oleaginosas.

Biodiesel

Es un combustible producido a partir de materias de base renovables, como los aceites

vegetales, que se puede usar en los motores diesel. Químicamente constituyen largas moléculas de ácidos grasos

que al estaroxigenadas, le otorgan al motor una combustión mucho más

limpia.

Este producto puede ser producido a partir de distintas fuentes de aceite, como, soja, colza, girasol, maní y grasas animales.

Este combustible puede utilizarse puro (B100, conocido como “gasoil verde”), o en mezclas de diferentes concentraciones con el diesel de

petróleo. La mezcla más utilizada es al 20%.

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Producción:

Na OH

GlicerinaBiodiesel

Me OH

Es el único combustible alternativo en cumplir con los requisitos de la Agencia de Protección Ambiental (EPA).

Es el único combustible alternativo que funciona en cualquier motor diesel convencional, sin ser necesaria ninguna modificación.

Puede usarse puro o mezclarse en cualquier proporción con el diesel de petróleo.

Reduce aproximadamente en 80% las emisiones de CO2, y casi 100% las de SO2 . La combustión disminuye en 90% la cantidad de hidrocarburos totales no quemados, y entre 75-90% en los hidrocarburos aromáticos.

Reduce en un alto porcentaje los riesgos de contraer cáncer.

Puede extender la vida útil de los motores porque posee mejores cualidades lubricantes que el combustible tradicional.

Puede fabricarse a partir de cultivos tradicionales.

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BiogásBiogás se considera a la mezcla de gases resultantes de la descomposición de la materia orgánica realizada por acción bacteriana en condiciones anaerobias.

En forma natural ocurre en el fondo de charcas, pantanos, minas de carbón y da lugar al llamado gas del pantano, que es un gas combustible.

El biogás se produce en un recipiente cerrado denominado BIODIGESTOR. El biodigestor, posee un conducto de entrada a través del cual se suministra la materia orgánica (estiércol animal, aguas sucias de ciudades, residuos de mataderos) en forma conjunta con agua, y un conducto de salida en el cual el material ya digerido por acción bacteriana abandona el biodigestor.

Producción:

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Producción de energía (calor, luz, electricidad).

Transformación de desechos orgánicos en fertilizante de alta calidad.

Mejoramiento de las condiciones higiénicas a través de la reducción de patógenos (insectos, microorganismos)

Reducción en el uso de leña por descenso de la deforestación.

Ventajas ambientales a través de la protección del suelo, del agua, del aire y la vegetación leñosa,

Beneficios micro económicos a través de la sustitución de energía y fertilizantes, aumento en la producción agrícola ganadera.

Bioetanol

Se denomina así al alcohol etílico deshidratado (99.4% de pureza) utilizado en motores a explosión, que sustituyen parcial y/o totalmente a la gasolina. Estos alcoholes tienen un alto contenido de oxígeno y se produce a través de un proceso de fermentación, convirtiendo loscarbohidratos de la biomasa en etanol. El etanol producido de biomasa celulósica es actualmente uno de los temas de investigación más importante.

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Fermentación alcohólica

AZUCARy/o

sustrato

Fenómeno de origen microbiológico donde hongos unicelulares llamados levaduras, transforman el azúcar presente en el mosto en alcohol etílico, gas carbónico, energía y algunas otras sustancias (aldehídos, ácidos, alcoholes superiores, ésteres) . El proceso es exotérmico y anaeróbico.

ETANOL ENERGIACO2+ + + …Catalizador

Biológico

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325025 130Uvas

10752.5430Arroz

27502511Papas

625 2.5250Cebada

22206.0 370Maíz

10503.0350Trigo (alto rdto)

5101.5340Trigo

30103586Sorgo azucarado

3600 20180Yuca

49007070Caña

PRODUCTIVIDAD DE ALCOHOL (l/ha)

RDTO DEL CUL (ton/ha)

RDTO DEL ALC (l/ton)CULTIVO

Comparación del rendimiento alcohólico en diversos cultivos.

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Es utilizado para incrementar el octanaje y mejorar la calidad de las emisiones de la gasolina, al convertirla en un combustible oxigenado.

Este producto le otorga un valor agregado a la materia prima. Por otro lado, genera co-productos en el proceso, CO2 para uso industrial, productos con alta concentración de proteínas para alimentación ganadera.

Contribuye con el medio ambiente al disminuir la emisión de gases producidos por combustibles fósiles no renovables.

En el caso de la caña, ya sea el azúcar o el bagazo pueden utilizarse como fuente de energía. El bagazo es muy útil como combustible, forraje, material para la construcción y producción de celulosa.

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Degradación de Bagazo de Caña usando especies de hongos Basidiomicetos.

Bagazo de Caña Lignina + Celulosa

papel Bioetanol

Hong. Basid

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Sustrato Bagazo de Caña [1%]

0

250

500

750

1000

1250

1500

1750

2000

2250

2500

2750

3000

2 5 7 9 12 14 16 19 21 23 26 28 30 33 35 37 40

Tiempo, dias

Act

ivid

ad E

nzim

atic

a, U

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45-Ch

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