Levantando el pie del acelerador con los biocombustibles
24 Aug 2020
Los KPI ambientales y estrictos y el incremento de la demanda de combustibles son los factores clave del sector de biocombustibles, que está evolucionando a medida que las regiones se apresuran en garantizar los mercados de materias primas para sus productores. Las tecnologías de GEA aseguran que los procesadores aprovechen al máximo estos preciados recursos, incluyendo las materias primas de próxima generación para la producción de biocombustibles.
De acuerdo con las previsiones de OECD-FAO para la agricultura en 2019, la demanda de biocombustibles tendrá una estructura más definida debido a las políticas nacionales y regionales, a medida que cada país diseña sus propias estrategias para alejarse de los combustibles fósiles y para asegurar que los agricultores tengan mercados para sus materias primas. EE.UU. y la UE ocupan los primeros puestos en producción de biocombustibles, aunque se espera que el futuro crecimiento de este sector venga determinado por países que no pertenecen a dichas regiones.
Hablamos con Barbara Harten, Directora de Aplicaciones, Renovables, y con Eckard Maedebach, Director de Productos para Destilación, ambos de GEA, para debatir sobre esta industria en evolución y sobre la manera en que GEA brinda soporte a los procesadores con soluciones mecánicas y térmicas eficientes.
¿Qué son los biocombustibles y cómo se producen?
BH:Los combustibles se fabrican en todo o en parte con materia vegetal o grasas animales. El hecho de que estas “materias primas” se regeneran significa que podemos categorizarlos, por lo general, como recursos renovables. La mayoría de biocombustibles se mezclan con un porcentaje de gasolina o diésel de origen fósil para que puedan utilizarse en los motores existentes. Los biocombustibles convencionales o de primera generación están fabricados a base de materias primas frescas o comestibles, incluyendo aceites y grasas, y se han utilizado durante más de 30 años. Los biocombustibles avanzados o de segunda generación están fabricados con materias primas no combustibles, como grasas animales, aceites de cocina usados y residuos que contienen azúcar; en este caso, el objetivo es minimizar el uso de materias primas que sirven para la nutrición humana.
Los biocombustibles más comunes son:
- bioetanol
- biodiésel
- biogás
- biobutanol
El bioetanol, que depende de la fermentación de azúcares y almidón de base vegetal, es un sustituto de la gasolina. De acuerdo con las previsiones de OECD-FAO para la agricultura en 2019, aproximadamente un 60 por ciento del bioetanol se fabrica con maíz, un 25 por ciento con caña de azúcar, un 7 por ciento con melaza, un 4 por ciento con trigo, y el resto con otros granos, yuca o remolacha azucarera. De manera similar, aproximadamente un 77 por ciento del biodiésel, un sustituto del diésel que se origina en la reacción química entre lípidos (vegetales o animales) y alcohol, está basado en aceites vegetales: 30 por ciento de aceite de soja, 25 por ciento de aceite de palma, 18 por ciento de aceite de cocina (canola), y 22 por ciento de aceite de cocina usado.
El biogás se produce a partir de la fermentación de materia orgánica en ausencia de oxígeno, lo que se conoce como digestión anaerobia. El papel, madera, algunos plásticos, follaje seco, estiércol y los residuos urbanos son ejemplos de materia orgánica que se puede utilizar en este proceso. El biogás se quema con facilidad sin causar demasiada contaminación y se puede utilizar para generar electricidad verde. Si se comprime, también sirve como combustible de vehículos. El biobutanol se puede utilizar directamente como sustituto de la gasolina sin ninguna modificación. Se produce a partir de la fermentación de bacterias y algas, sin embargo, tiene unos altos costes de producción que evitan un uso amplio.
Además de provenir de recursos renovables, ¿qué otras ventajas tienen los biocombustibles comparado con los combustibles fósiles?
EM:Los biocombustibles emiten menos CO2 siempre que se mantenga una huella de CO2 reducida desde su producción hasta su uso en el transporte, y tiene una densidad energética similar a la de los combustibles fósiles. Dependiendo de cada tipo, los biocombustibles contienen menos o no contienen compuestos de azufre. Debido a que se fabrican a partir de recursos renovables, suelen contabilizarse en los objetivos de reducción de las emisiones de gases de efecto invernadero, por lo que reciben subvenciones, lo que contribuye a un uso intensivo en el sector de transportes, mientras que crece su uso también en la aviación y el transporte marítimo. El biodiésel, considerado un sustituto con combustión limpia del diésel, se puede utilizar mezclado en los motores diésel que no están modificados; si se modifica el motor, puede utilizarse puro. El bioetanol como etanol deshidratado (99,8% por volumen) se puede mezclar en un porcentaje sin necesidad de modificar el motor, normalmente hasta un 10 o 15 por ciento, mientras que el bioetanol como alcohol anhidro (95-96% por volumen) puede sustituir un 0-85 por ciento de la gasolina en los motores flex-fuel, de uso corriente en Brasil.
BH: A medida que crece, la materia prima vegetal absorbe el dióxido de carbono de la atmósfera. Otro factor que consideramos son los subproductos o productos derivados que se crean al producir biodiésel. Por ejemplo, la producción de biodiésel crea glicerol o glicerina, que se puede utilizar en fertilizantes y en pienso animal – y con una posterior purificación, en alimentos, productos farmacéuticos y cosmética. Si se produce a base de colza (canola), el proceso del biodiésel produce harina de colza y cuando se utiliza la soja, produce harina de soja; ambos subproductos contienen minerales y proteínas de alta calidad que se añaden a los piensos para ganado, aves y peces.
EM:De manera similar, la producción de etanol a partir de maíz y cereales crea toneladas de residuos que se pueden utilizar en piensos animales, preferiblemente como granos de destilación secos con solubles (DDGS). Como alternativa, la biomasa se puede utilizar como combustible renovable para producir energía eléctrica y calor para este proceso, o para su conversión en biometano para su uso como combustible.
Tanto los fabricantes como los consumidores buscan maneras de alejarse de la glicerina basada en aceite mineral. La producción de biodiésel satisface este requisito al crear glicerina ecológica en forma de subproducto que se puede utilizar para fabricar los productos de cuidado personal y del hogar que exige el consumidor”. – Barbara Harten, Directora de Aplicaciones, Renovables, GEA
– Barbara Harten, Directora de Aplicaciones, Renovables, GEA
GEA tiene una gran reputación en la producción y procesado de biocombustibles. ¿Qué soluciones ofrece GEA a los productores de esta industria?
EM: En cuanto a la producción de bioetanol, GEA ofrece soluciones y tecnologías que abarcan todos los aspectos del proceso esencial, incluyendo: trituración y maceración de las materias primas, licuefacción, sacarificación, fermentación, destilación y deshidratación, además de proporcionar decantadores, secadoras y evaporadores para separar y secar el DDGS, además de conceptos de reciclaje/refinado para minimizar las corrientes de residuos y ahorrar agua de proceso. La competencia de GEA ha permitido la construcción de las principales plantas de bioetanol en el mundo, algunas de las cuales tienen una capacidad de hasta 500 000 litros por día. Nuestras soluciones optimizan el consumo de energía al reutilizar la energía térmica o al hacer uso de bombas de calor patentadas con recompresión mecánica del vapor.
BH:Nuestra capacidad enbiodiéselincluye la conversión de aceites y grasas en biodiésel, además del pretratamiento para purificar las materias primas sin procesar. GEA también tiene soluciones para la división de grasoleínas mediante separación, la recuperación de metanol y la evaporación de agua para aislar el glicerol para su venta o uso en plantas.
El separador RSE y RSI de GEA para desgomado, neutralización y desparafinado de aceites y grasas de origen vegetal y animal asegura la producción de un aceite de alta calidad para biodiésel, incluyendo los biodiésel avanzados como el HVO.
Nuestras líneas de proceso para pretratamiento, que incluyen nuestros renombrados separadores RSE y RSI GEA, brindan soporte a los procesos de refinado químico y físico de la siguiente manera:
- eliminación de ceras para conseguir un biodiésel más estable al frío
- eliminación de impurezas para incrementar la calidad de la glicerina
- eliminación de gomas que generan suciedad en el proceso térmico de la glicerina
- eliminación de ácidos grasos libres, lo que reduce la proporción de materia orgánica no glicerina
- eliminación de fosfatos en el agua residual, lo que reduce los costes de eliminación de residuos
El decantador GEA para la decantación de residuos en la producción de bioetanol asegura un alto porcentaje de materia seca (hasta un 35 por ciento), y reduce los costes de secado, además de minimizar la suciedad. Los residuos, cuando se combinan con levadura y se secan, crean DDGS, un subproducto rico en proteínas que puede utilizarse para pienso animal.
GEA tiene una patente para el proceso de neutralización del alcohol que se utiliza durante el tratamiento anterior al proceso del biodiésel. También tenemos otra patente pendiente para la reducción de monoglicéridos y el consumo de catalizadores (<0,30% por peso en ahorro de catalizador) en la producción de biodiésel, que reduce los costes de procesado. Nuestra gama de productos y experiencia tanto en la producción de biodiésel como bioetanol significa que somos capaces de gestionar la instalación de líneas de proceso completas para nuestros clientes, colaborando con otros proveedores para garantizar unapuesta en marcha eficiente y puntual.
Existe un amplio debate sobre la contribución de las materias primas vegetales a los cambios en el uso de la tierra y los recursos que se desvían de la alimentación con una población mundial que no para de crecer. ¿Cuánto ha avanzado la industria en el desarrollo de biocombustibles avanzados y en qué medida GEA presta apoyo en este área?
BH:El debate continúa y, desde luego, hay que considerar la cadena de valor completa, incluyendo sus entradas, cuando se habla de cultivar materias primas para biocombustibles, además de su transporte, procesado, etc. En cuanto al desarrollo de biocombustibles avanzados a partir de residuos (humanos o animales) y de materia vegetal seca, esto se ha escalado con éxito en varios mercados. En Finlandia, por ejemplo, que es un país sin recursos de gas o petróleo, se utilizan productos a base de madera y de biomasa forestal para producir biocombustibles avanzados sostenibles. La cuota de uso total de biocombustibles avanzados en el transporte por carretera alcanzará un 10 por ciento en 2030. De manera similar, utilizan estos combustibles avanzados para producir unos plásticos y adhesivos más sostenibles, lo que mejora la huella ambiental de sus materiales de envasado y construcción.
En GEA hemos visto que cada vez más clientes, sobre todo en la UE y EE.UU., que producen “diésel renovable” o HVOa partir de grasa animal y aceite de cocina usado. El HVO se introdujo en 2005 y originalmente se fabricaba exclusivamente con aceite de palma. Hoy en día, se tiende a fabricarlo a partir de materias vegetales de baja calidad, lo que lo califica como biocombustible avanzado. Libre de aromáticos, oxígeno y azufre, el HVO tiene un alto octanaje que resulta en menos emisiones de NOx, una mayor estabilidad de almacenamiento y mejores propiedades de flujo en frío, lo cual lo hace adecuado para la casi todos los motores diésel.
El HVO se puede utilizar como combustible puro para flotas (por ejemplo, autobuses urbanos y camiones mineros) y también está aprobado para mezcla con combustible de aviación. Tener un mercado comercial para reutilizar estos aceites, incluyendola industria y el consumo, o la grasa de ave y matadero, por ejemplo,también es beneficioso, pues significa que una menor cantidad acaba contaminando nuestras aguas y redes, donde es más difícil y caro de tratar.Para los procesadores, otra gran ventaja del HVO es que no requiere grandes modificaciones en las refinerías existentes.
Los separadores de GEA son muy preciados para el pretratamiento de los HVO, lo que suele ser necesario para la reducción de metales, a fin de disminuir o impedir la inactivación del catalizador. Actualmente estamos probando las grasas animales en estas áreas; las funciones de estos aceites y grasas, y analizando su eficiencia para distintos clientes globales.
El biodiésel, como combustible renovable, ha reducido en gran medida la huella medioambiental por comparación con el diésel convencional. Su bajo contenido en azufre, su menor producción de partículas, su mayor lubricidad y la característica de ser biodegradable lo convierte en una opción mejor para el medio ambiente”. – Barbara Harten, Directora de Aplicaciones, Renovables, GEA
– Barbara Harten, Directora de Aplicaciones, Renovables, GEA
¿Los vehículos eléctricos (EV) afectarán a la producción de biocombustibles?
EM:La demanda de vehículos eléctricos repuntó de manera significativa en 2019; dicho esto, representó aproximadamente un 2 por ciento del transporte global. Debido a que el tamaño y capacidad de las baterías EV sigue siendo un obstáculo para los vehículos de largo recorrido y de servicio pesado, entre los que se incluyen los camiones refrigerados, los buques y los aviones, el uso de biocombustible está creciendo en estos sectores, en que hay más mercados dispuestos a utilizar materiales reciclados ricos en biomasa.Mientras que el coste de los biocombustibles seguirá siendo competitivo con respecto a los combustibles fósiles, por lo menos a largo plazo, los mercados que tienen un claro objetivo de reducción de emisiones continuarán o empezarán a subsidiar a los productores hasta que la industria alcance un punto de inflexión en la oferta y la demanda.
