Transcript UBBMP Bioquímica y Biología Molecular de Plantas El potencial de la agricultura para suministrar materia prima para la producción de biocombustibles Víctor M.

UBBMP Bioquímica y
Biología Molecular de
Plantas
El potencial de la
agricultura para
suministrar materia prima
para la producción de
biocombustibles
Víctor M. Loyola-Vargas
Si los biocombustibles van a
ayudar en la lucha contra el
cambio climático, deberán ser
hechos de materiales más
apropiados y de mejor forma
Tollefson, Nature, 451: 880 – 883, (2008)
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UBBMP Bioquímica y
Biología Molecular de
Plantas
Introducción
Historia & Futuro
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Maíz
Caña de A
Biomasa
Acciones
Generación
Cultivos
Acciones
Biocombustibles
Desechos
Switchgrass
Miscanthu
Algas
2ª
Generación
Ing. Genética
1a
Butanol
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Plantas
Biocombustibles
Opciones de combustibles
alternos
•
•
•
•
Biogas.
Metanol.
Etanol.
Aceites vegetales.
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Plantas
• El desarrollo de los aceites vegetales como
combustibles líquidos tiene varias ventajas
sobre otras alternativas:
– Las tecnologías de extracción y procesamiento son
fáciles y simples y sólo se requiere equipo
convencional de bajo uso de energía.
– Las propiedades del combustible obtenido son muy
cercanas al petrodiésel.
– Los aceites vegetales son renovables.
– Siendo líquidos, estos aceites son fácilmente
portables, son estables y no son peligrosos en su
manejo.
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Plantas
– El producto de desecho puede ser utilizado después.
– El cultivo de estas plantas productoras de aceite se
puede llevar a cabo en un amplio rango de
localizaciones geográficas y condiciones climáticas.
– El biodiésel se puede usar directamente en los
motores de ignición por compresión sin ninguna
modificación sustancial del motor.
– El biodiésel no contiene azufres, y por lo tanto no hay
producción de óxidos de azufre.
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Biodiesel
En 1890s Rudolf Diesel utilizó aceite refinado de
peanut (si bien no el tipo de alquil ésteres que
ahora se definen como “biodiésel”) en sus
primitivos motores diésel. Él dijo en 1912:
“…..the use of vegetable oils for engine fuels
may seem insignificant today. But such oils may
become in the course of time as important as
the petroleum and coal tar products of the
present time…...”
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Historia
• En la exposición de París del año 1900, se corrió
un motor Diesel, construido por la compañía
French Otto, con sólo aceite de peanut.
Chowhury, D.H., S.N. Mukerji, J.S. Aggarwal, and L.C. Verman, Indian Vegetable, Fuel Oils for Diesel Engines, Gas
Oil Power 37: 80–85 (1942); Chem. Abstr. 36: 53309 (1942).
Pacheco Borges, G., Use of Brazilian Vegetable Oils as Fuel, Anais Assoc. Quím. Brasil 3: 206–209 (1944); Chem.
Abstr. 39: 50678 (1945).
Walton, J., The Fuel Possibilities of Vegetable Oils, Gas Oil Power 33: 167– 168, (1938); Chem. Abstr. 33: 8336
(1939).
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Historia
• Se han investigado varios vegetales de origen
indio que producen aceites (peanut, karanj,
punnal, polang, castor, kapok, mahua, algodón,
colza, cocotero, y sesame) como combustibles.
• Walton sumarizó los resultados de 20 vegetales
que producen aceites (castor, grape seed, maíz,
camelina, pumpkinseed, haya, colza, lupino,
chícharo, amapola, peanut, hemp, linaza,
castaña, girasol, palma aceitera, olivo, soya,
algodón, and shea butter).
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¿Qué es el Biodiésel?
Biodiésel es el producto obtenido de la reacción
entre el aceite de los vegetales, como el de soya,
con metanol en la presencia de un catalizador. Por
lo tanto, es una mezcla de ésteres de metilo de los
ácidos grasos que componen el aceite original.
Biodiésel es un combustible alternativo derivado
aceites
vegetales
o
grasas
animales.
transesterificación de un aceite o grasa con
alcohol, en la mayoría de los casos metanol, rinde
correspondientes monoalquil ésteres, los cuales
definen como biodiésel.
UBBMP Bioquímica y
Biología Molecular de Plantas
de
La
un
los
se
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Biodiésel
• El biodiésel puede ser producido a partir de
una gran variedad de materias primas. Estas
materias primas incluyen la mayoría de los
aceites vegetales (p. e., soya, algodón, palma
de aceite, peanut, colza, giraflor, cártamo,
cocotero) y grasas animales, así como aceites
de desecho. La materia prima depende en gran
medida de la geografía.
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Biodiésel
• El biodiésel tiene varias ventajas distintivas
comparado con el petrodiésel:
– Proviene de un recurso local renovable.
– Es biodegradable.
– Reducción de la mayoría de las emisiones (con la
excepción de los NOx).
– Mayor punto de inflamación, lo que lleva a un
almacenaje y manejo más seguro.
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Ventajas
– Excelente lubricidad, un hecho que está ganando
importancia con el surgimiento del petrodiésel de
bajo contenido de azufre, el que tiene menos
lubricidad. La adición de biodiésel a bajos niveles (1–
2%) restaura la lubricidad.
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Viabilidad económica
• Actualmente, la producción de biodiésel no es
económicamente viable a menos de que tenga
un subsidio.
• El petrodiésel cuesta menos que el biodiésel,
por lo que su producción sólo se justifica en una
emergencia o por una disminución en la
producción de petrodiésel.
• Algunos autores han establecido que el
biodiésel prodría competir con el petrodiésel si
se produce en cooperativas.
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Viabilidad económica
• Varios estudios han identificado que el precio
de la materia prima es por mucho uno de los
factores más significativos que afectan la
viabilidad económica de la manufactura del
biodiésel.
• Aproximadamente del 70 – 95% del costo total
de la producción de biodiésel proviene del costo
de la materia prima.
• Para producir un biodiésel competitivo, el
precio de la materia prima es un factor que
necesita ser tomado en cuenta.
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Viabilidad económica
• Los aceites comestibles son demasiado valiosos
para la alimentación humana para mover
automóviles. Así, el énfasis deberá darse en el
uso de los aceites no comestibles y aceites ya
utilizados.
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Aceites no comestibles
Especie
Familia
Lugar
Aceite
Jatropha curcas
Euphorbiaceae
Mexico
Salvadora oleoides; S. persica, S. indica
Salvadoraceae
India, Pakistan
Ricinus communis
Euphorbiaceae
Gossypium arboreum, G. herbaceum, G.
hirsutum , G. barbadense
Malvaceae
Cuphea carthagenensis, C. painter, C. ignea,
C. viscosissima
Lythraceae
Pongamia pinnata, P. glabra, Cytisus
pinnatus, Derris indica, Galedupa indica
Leguminaceae
Asia
27 – 39%
Linum usitatissimum
Linaceae
West Asia
30 – 40%
Madhuca indica
Sapotaceae
India
35%
Calophyllum inophyllum
Guttiferae
Malaysia
60.1%
Azadirachta indica
Meliaceae
Dry tropical forest
33 – 45%
Hevea brasiliensis
Euphorbiaceae
Brazil
40%
Dipteryx odorata
Leguminacea
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Ref
55%
30–36%
46%
Dorado M. P., Raw Materials to Produce Low-Cost Biodiesel, in Biofuels refining
and performance, ed. A. Nag, 107 – 147, (2008).
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Plantas
Jatropha curcas
La planta
• Familia: Euphorbiaceae
• Género: Jatropha
• Especie: curcas
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Distribución global de J.
curcas
King A. J. et al., JEB, In press, (2009)
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Estatus actual de proyectos de
Jatropha
http://www.jatropha-alliance.org/market_study.htm
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La planta
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México
Morelos
Veracruz
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www.jatropha.de/jatropha-world-map.htm
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La semilla
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King A. J. et al., JEB, In press, (2009)
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Perfil de ácidos grasos de
aceites NC
Fatty acid
1Jc
2Cc
3Gh
4Pp
5Lu
6Mi
7Ci
8Ai
9Gm
Caprílico (C8:0)
Cáprico (10:0)
18
Láurico (C12:0)
5.9
57.0
Mirístico (C14:0)
2.7
0.9
Palmítico (C16:0)
13.5
21.0
3.7 -7.9
4.5
16 – 28.2
13.7
20
10.7
6.1
2.4
2.4- 8.9
4.4
20 – 25.1
14.3
20
3.4
Oleico (C18:1)
21.8
19.5
44.5–71.3
17.0
41 – 51
39.1
42
21.3
Linoleico (C18:2)
47.4
54.3
10.8 -18.3
15.5
8.9 – 13.7
31.1
15
56.4
Palmitoleico (C16:1)
Estearico (C18:0)
Linolenico (C18:3)
58.6
Araquídico (C20:0)
8.2
3.3
1.4
Gadoleico (C20:1)
Lignocérico
Otros
1.1 - 3-5
2.7
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Dorado M. P., Raw Materials to Produce Low-Cost Biodiesel, in Biofuels refining and performance,
ed. A. Nag, 107 – 147, (2008). 1 de Oliveira et al., Biomass Bioenerg. (2008), In press.
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Distribución de C en aceites
vegetales (PF%)
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John R. Wilson and Griffin Burgh, Energizing Our Future: Rational Choices for the
21st Century, 219 – 244, (2008).
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Otras alternativas
• Biodiésel.
– Palma aceitera.
– Cocotero.
• Biomasa.
– Arroz.
– Desechos agrícolas.
• Industria citrícola.
• Industria maderera.
• Agricultura.
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