Archivo de mayo, 2013

Científicos australianos han conseguido imprimir celdas solares

La impresora ha permitido a los investigadores del Consorcio Orgánico Solar Victoriano (VICOSC) imprimir las celdas fotovoltaicas orgánicas más grandes y flexibles jamás producidas.

 Autora:[Mª Belén Gómez Mancebo- CIEMAT]

Las células solares modernas de este tipo son más versátiles que los paneles de silicio. Además, imprimir celdas solares de tal escala representa un gran paso para el equipo investigador, ya que en tan sólo tres años han pasado de sólo 2 centímetros a 30 centímetros de ancho o, lo que es lo mismo, del tamaño de una uña hasta el de una hoja de papel A3.

El rendimiento obtenido por ahora está entre un dos y un cinco por ciento de eficiencia energética, y el objetivo es llegar al diez por ciento, el mínimo para que una célula se considere económicamente viable.

Una de las grandes ventajas de la tecnología desarrollada es que se basa en técnicas existentes de impresión. Utilizando tintas semiconductoras, se pueden imprimir las celdas directamente sobre hojas de plástico flexible o acero. Además esta impresora tiene la capacidad de imprimir a una velocidad de hasta diez metros por minuto, lo cual significa que puede imprimir una celda cada dos segundos.

Aunque la nueva impresora tiene un coste elevado, aproximadamente de unos 200.000 US$, los científicos implicados están de acuerdo en que abre un amplio rango de posibilidades para todo tipo de aplicaciones piloto como señalización, encendido de luces y otros elementos interactivos. Podrá utilizarse, por ejemplo, en los tejados, superficies de vidrio o incluso en dispositivos personales como los teléfonos móviles, las tablets o los ordenadores personales.

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Bioqueroseno, ¿realidad o ficción?

En los últimos años, se han realizado importantes esfuerzos para disminuir la fuerte dependencia del petróleo en el sector del transporte en carretera, incentivando el uso del biodiésel y del bioetanol. Sin embargo, ¿qué ocurre con el combustible de aviación?

 Autora: [Cristina Ochoa Hernández – Instituto IMDEA Energía]

Los combustibles de origen fósil aún continúan siendo la principal fuente de energía a pesar de contribuir a las emisiones de gases de efecto invernadero. De hecho, en el sector del transporte siguen suponiendo casi el 90% de la demanda de energía a nivel mundial. Para intentar reducir esta fuerte dependencia, la UE estableció que el 10% de la energía consumida en el transporte tuviera un origen renovable para el año 2020. Por ello, en los últimos años se ha promovido el desarrollo y el uso de los biocombustibles, en particular, del bioetanol, del biodiésel, y más recientemente, del hidrobiodiésel o green diesel. Sin embargo, el queroseno representa alrededor del 14% del consumo total en el sector del transporte, un porcentaje lo suficientemente elevado como para que merezca la pena intentar reemplazarlo parcialmente por un combustible de origen renovable (bioqueroseno).

 

Figura 1.Consumo de energía en el sector del transporte por tipo de combustible en la UE-27 (Mton). Fuente: Eurostat

 

En este sentido, la industria de la aviación prevé una mayor eficiencia en las turbinas así como el empleo de materiales más ligeros en su construcción que conlleven un descenso en el consumo de este combustible. Este hecho junto con el empleo de bioqueroseno son las estrategias planteadas para intentar cumplir con el objetivo marcado de reducir a la mitad las emisiones de CO2 del transporte aéreo para el año 2050.

En España, Repsol e Iberia realizaron el primer vuelo en nuestro país con combustible renovable a finales del 2011. El carburante empleado fue una mezcla de un 25% de bioqueroseno, obtenido a partir del aceite de camelina, y el 75% restante fue queroseno procedente del petróleo. Esta planta oleaginosa no compite con los cultivos alimentarios, por lo que se considera como un biocombustible de 2ª generación. El proceso de producción consiste en someter al aceite extraído a un proceso de hidrotratamiento con hidrógeno, dando lugar a una mezcla parafínica de hidrocarburos, la cual debe ser sometida a un proceso de hidroisomerización. De esta manera, se consigue un combustible muy parecido al queroseno de origen fósil y que, mezclados hasta un 50% (bioqueroseno+queroseno), cumple con las especificaciones técnicas de este combustible, pudiendo ser usado tanto en las infraestructuras como en los aviones actuales.

En la misma línea de actuación, y con el objetivo de producir combustibles de aviación sostenibles y probarlos en los sistemas logísticos existentes así como en operaciones de vuelo convencionales en Europa, surge el proyecto ITAKA (Iniciative Towards sustAinable Kerosene for Aviation) en 2012. Dicha iniciativa está formada por importantes empresas líderes en los sectores aeroespacial y de los combustibles, tales como SENASA, Camelina Company España, CLH, Neste Oil, Airbus, EADS…, y busca acelerar la comercialización de biocombustibles de aviación en Europa contribuyendo al programa de biocombustibles avanzados “Advanced Biofuels Flight Path”. Por este motivo, se contempla toda la cadena de producción del bioqueroseno, es decir, desde el cultivo de las plantas oleaginosas hasta su ensayo en aviones, pasando por la producción del biocombustible y su distribución. Además, se evaluará la sostenibilidad, la competitividad económica y la madurez de la tecnología, con el fin de identificar y abordar las barreras a la innovación y a la producción a gran escala. De hecho, uno de los mayores retos, y la primera etapa del mismo, es la producción de suficiente materia prima (aceite de camelina), para la producción del bioqueroseno necesario para acometer todo el proyecto (se estima que será necesario el suministro de unas 4.500 toneladas de dicho aceite).

Aunque queda camino por recorrer para poder comercializar de manera generalizada este producto renovable, desde la IATA (International Air Transport Association) se espera que el bioqueroseno represente el 1% del total del combustible empleado para el 2015. Esperemos que, aunando esfuerzos, se puedan ir superando las dificultades tecnológicas y este biocombustible sea pronto una realidad.

Fuentes: www.repsol.com; www.bioqueroseno.es; http://www.itaka-project.eu; http://www.camelinacompany.es

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Obstáculos que aún debe superar el hidrógeno para consolidarse como combustible habitual en motores

El empleo de hidrógeno como combustible en motores es ya una tecnología totalmente viable, robusta y con ventajas ambientales evidentes. ¿Por qué no se hace entonces un uso generalizado del mismo? La clave a esta pregunta parece encontrarse en la dificultad actual de asegurar un suministro adecuado del mismo a precios económicos.

[Autora: Pilar Orihuela-INTA]

El uso de hidrógeno como combustible en motores tiene dos ventajas evidentes. En primer lugar, el hidrógeno puede considerarse un combustible prácticamente limpio, ya que, exceptuando los óxidos de nitrógeno que pueden generarse a muy alta temperatura, las emisiones de CO y CO2 son despreciables. Y en segundo lugar, los motores de combustión son una tecnología ampliamente desarrollada y robusta. Adecuando las condiciones de operación del motor a las particularidades combustibles del hidrógeno, es posible obtener potencia mecánica o eléctrica con total fiabilidad.

¿Por qué no se hace entonces un uso generalizado del mismo?

El presente artículo muestra algunos de los factores que dificultan la consolidación del hidrógeno como combustible en motores. La mayoría de estos factores son salvables con mayor o menor dificultad. Pero hay dos obstáculos fundamentales que impiden a día de hoy la implantación de una economía basada en el hidrógeno: (i) la dificultad de producir un hidrógeno barato y limpio, y (ii) la inexistencia de una red general de distribución para el mismo.

  • Infraestructura de producción, transporte y almacenamiento.

A día de hoy, uno de los principales obstáculos que se encuentra la implantación de la llamada economía del hidrógeno es la inexistencia de una infraestructura de producción, transporte y almacenamiento de hidrógeno.

El hecho de que no exista el hidrógeno tal cual en la naturaleza y que haya que fabricarlo, ya supone de por sí un inconveniente, ya que rivaliza con la disponibilidad y la abundancia de sus competidores, los combustibles fósiles. No obstante, se conocen a día de hoy varios métodos que permiten producir hidrógeno fácilmente, a un coste razonable, y sobre todo, con un mayor control de las emisiones.

Las técnicas de reformado con vapor de gas natural o de gasificación del carbón, son técnicas relativamente probadas y baratas. Siempre añaden un sobrecoste al precio de adquisición del combustible de partida, pero el CO2 que inevitablemente se genera de la descomposición del hidrocarburo, es emitido de forma centralizada con lo que es más fácil de separar y gestionar. En el caso de gasificar biomasa, el proceso resulta aún mucho más limpio.

La electrolisis se basa en la descomposición del agua por aplicación de una corriente eléctrica. Si el hidrógeno obtenido mediante esta técnica va a ser empleado a su vez para generación de electricidad, el proceso global es redundante y menos eficiente. Sin embargo, su empleo no carece de sentido dadas las ventajas que presenta el hidrógeno como vector energético en comparación con la electricidad y porque, además, el hidrógeno puede emplearse en otras aplicaciones finales, como por ejemplo la propulsión de vehículos. El hidrógeno producido por electrolisis es tan limpio como lo sea la electricidad empleada para su fabricación; si el origen de la electricidad empleada para el proceso es renovable, el hidrógeno se estará produciendo con muy bajas emisiones de gases de efecto invernadero.

La descomposición termoquímica del agua consiste en aprovechar las elevadas temperaturas de los reactores nucleares o de los concentradores solares para producir hidrógeno de la descomposición del agua. Se trata de uno de los procesos de producción de hidrógeno más limpios que existen. Y en el caso concreto de emplear un reactor nuclear, dado que se está aprovechando un calor residual de la planta, el coste asociado a la producción del hidrógeno es muy bajo.

También resultan muy limpios los procesos fotoelectroquímicos o fotobiológicos, los cuales consisten en producir hidrógeno por procesos metabólicos de bacterias o algas a partir de la luz solar. Sin embargo, estos procesos se encuentran aun en un estado de desarrollo más incipiente.

Cada uno de estos métodos lleva asociada una huella del carbono. Para que el uso de hidrógeno en motores sea competitivo es necesario mejorar los métodos de producción de hidrógeno: reducir los costes y reducir las emisiones asociadas de gases de efecto invernadero. Para lograr implantar de lleno una economía basada en el hidrógeno es indispensable sustituir las actuales fuentes energéticas de producción del hidrógeno por otras de origen totalmente renovable.

Otro de los obstáculos que dificultan el uso generalizado de hidrógeno en motores es su transporte y distribución. Como el hidrógeno tiene menos energía por unidad de volumen, los

costes de distribución son más altos que los de la gasolina o el gasóleo. Actualmente, la mayor parte del hidrógeno se produce in-situ o cerca del punto de consumo, generalmente en grandes plantas industriales; y la distribución se hace por tubería o por transporte terrestre (en tanques presurizados, o licuado). Sin embargo, la consolidación del hidrógeno como combustible a nivel global, requeriría una red de transporte y distribución mucho más amplia.

La distribución de hidrógeno por tuberías no resulta tecnológicamente muy compleja. El problema es que construir una red general de tuberías supone un desembolso inicial demasiado elevado. Una solución inicial podría ser producir el hidrógeno de forma regional o local. O también ir montando la infraestructura por fases, primero en núcleos donde se concentra mucho la demanda, y luego expandiéndola a otras áreas geográficas.

Otra opción que se está barajando es aprovechar la infraestructura de distribución del gas natural, inyectando hidrógeno en los gasoductos y separándolo del gas natural en el punto de destino. Un gaseoducto es capaz de transportar hasta un 20% en volumen de hidrógeno sin modificaciones sustanciales.

Una ventaja del hidrógeno es que puede mezclarse con gas natural en cualquier proporción para usarlo en los motores como combustible. Esto facilita la introducción del hidrógeno en el mercado a corto plazo, ya que la falta de una infraestructura de distribución puede ser compensada en parte con el uso de mezclas hidrógeno/gas natural.

El almacenamiento en sí del hidrógeno no supone especial inconveniente más que en aquellas aplicaciones donde el espacio está limitado. Es el caso del almacenamiento a bordo de vehículos. El uso de hidrógeno para propulsión de vehículos se enfrenta al problema de la autonomía. La baja densidad energética del hidrógeno por unidad de volumen implica que hacen falta depósitos de combustible mucho más grandes para proporcionar la misma autonomía que los combustibles convencionales (gasolina o diesel). Las opciones hoy en día son transportarlo presurizado, o transportarlo licuado; pero ambas opciones dificultan el repostaje y además presentan problemas de seguridad que aún deben solventarse.

Figura 1. Tanque de almacenamiento de hidrógeno licuado de Linde

  • Problemas asociados con la combustión.

El hidrógeno como combustible presenta varias particularidades que lo diferencian considerablemente de otros combustibles.

El primer problema que surge al emplear hidrógeno en un motor de combustión interna, especialmente en motores alternativos, es la disminución de la potencia. Por un lado, el contenido energético por unidad de volumen del hidrógeno es inferior al de otros combustibles; y por otro lado, su baja densidad reduce el espacio disponible en el cilindro o en la cámara de combustión para la entrada de aire. Con lo cual, el empleo de hidrógeno en un motor puede reducir su potencia hasta un 15%. Para evitar este problema, una solución es inyectar el hidrógeno comprimido o líquido.

Otro aspecto negativo del hidrógeno es su baja energía de ignición, que hace que éste sea propenso a autoencenderse. Cuando se usa en motores alternativos, la mera presencia de puntos calientes puede provocar el encendido prematuro de la mezcla antes de aplicar la chispa, lo que produce efectos de choque (golpeteo) y reduce la vida del motor. Existen varias formas de evitar este problema. Una forma es inyectar el hidrógeno líquido, ya que su baja temperatura previene la preignición. Otra sería retrasar la inyección del hidrógeno en el cilindro, o diluir la mezcla con gases del escape. En cualquier caso, conviene evitar los puntos calientes, ya sea empleando válvulas de escape refrigeradas, motores multiválvula, o cualquier otro sistema.

El hidrógeno también tiene una distancia de apagado muy pequeña lo que obliga a usar recubrimientos térmicos superficiales. La pequeña distancia de apagado, junto con la baja energía de ignición, favorecen además el retroceso de llama, por lo que el control de llama también se vuelve un aspecto importante en la combustión del hidrógeno.

En las turbinas de gas, un importante parámetro a controlar a la hora de quemar hidrógeno es la temperatura máxima de llama. Para unas mismas condiciones de operación, la temperatura de combustión del hidrógeno puede ser unos 125 ºCmás elevada que la del gas natural. La temperatura de llama afecta de forma directa a la generación de óxidos de nitrógeno; a partir de 1500 ºC, la formación de NOx aumenta exponencialmente con la temperatura. Y además, la exposición continuada a determinados niveles térmicos también puede dañar los materiales de la turbina. El amplio rango de inflamabilidad del hidrógeno facilita el control térmico, ya que permite utilizar mezclas aire-combustible muy pobres para diluir la mezcla y reducir así la temperatura de llama. Además existen otras técnicas para el control de las emisiones, como la dilución con vapor o con nitrógeno.

  • Producción masiva.

Por ser un combustible tan peculiar, la combustión de hidrógeno sólo es beneficiosa bajo ciertas condiciones de operación. En otras circunstancias, la combustión de hidrógeno presenta ciertos retos tecnológicos. Aun así, los motores de gasolina son fácilmente adaptables a la combustión de hidrógeno. Varios fabricantes como BMW, Ford, o Mazda, ya han demostrado la viabilidad de emplear hidrógeno como combustible para propulsión de vehículos, habiendo adaptado con

éxito motores de gasolina a su uso con hidrógeno, y alcanzando ya eficiencias por encima del 40%.

Figura 2. Mazda Premacy Hydrogen RE Hybrid, y BMW Hydrogen 7

Para que estos vehículos propulsados con motores de combustión de hidrógeno sean competitivos sólo es necesario que comiencen a fabricarse de forma masiva, ya que tecnológicamente no presentan especial complejidad.

El desarrollo de turbinas de gas alimentadas con hidrógeno no está tan avanzado pero también existen varios fabricantes como General Electric o Siemens que han adaptado algunos de sus modelos al uso de hidrógeno, obteniendo motores de suficiente fiabilidad y robustez.

Figura 3. Turbina de gas 7FA de General Electric, capaz de quemar hidrógeno.

  • Seguridad y aceptación social.

La seguridad en la implantación del hidrógeno como combustible es un tema que preocupa, sobre todo en su aplicación a vehículos. El hidrógeno es un gas incoloro e inodoro, difícilmente detectable por los sentidos humanos. Además, su amplio rango de inflamabilidad y su baja energía de ignición, favorecen la aparición de incendios. Los actuales sistemas de transporte y almacenamiento de hidrógeno ya disponen de estrictos medios de seguridad para controlar estos aspectos, sin embargo, aún existe cierto rechazo social hacia el hidrógeno. Para poder consolidar el hidrógeno como combustible es necesario favorecer la aceptación social del mismo, informando del estricto control de seguridad que existe, y educando en las importantes ventajas medioambientales de su uso.

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Récord en la concentración de CO2 en la atmosfera: 400 ppm

La concentración de CO2, uno de los principales responsables del efecto invernadero, ha alcanzado, el pasado 8 de Mayo, el nivel de 400 partes por millón,  cifra record de la era industrial. No existe unanimidad en cuanto al nivel de concentración de CO2 a partir del cual los efectos en el clima serán importantes. Algunos científicos argumentan que con esta cifra ya se ha sobrepasado el nivel en el cual se aceleran los impactos sobre el cambio climático mientras que otros lo cifran en 450 ppm, que implica un aumento de la temperatura media global de la tierra en2ºC, como límite que no se debe sobrepasar.

Autor: [R. M. Navarro – Instituto de Catálisis y Petroleoquímica (CSIC)]

El nivel de concentración de CO2 de 400 ppm ya se había alcanzado puntualmente el año anterior en estaciones de medida del Ártico, pero las lecturas medias nunca habían alcanzado este nivel a lo largo de un día entero que es lo que ha sucedido ahora (Figura 1). Los nuevos datos de concentración de CO2 provienen de sensores situados en la cima del monte Mauna Loa, el volcán más alto de las islas Hawai, que ha sido durante años el punto de referencia en el estudio de la evolución de estas emisiones. Los sensores de Hawai llevan medio siglo tomando muestras de aire limpio y fresco que ha circulado en el océano Pacífico a miles de kilómetros de la costa y las grandes ciudades (Figura 2).

Figura 1. Concentración de CO2 medida en el observatorio Mauna Loa durante la semana del 2 al 8 de Mayo (2013). Las medidas del día 8 sobrepasaron las 400 ppm

 

Figura 2. Evolución de la concentración de CO2 medida en el observatorio Mauna Loa en los últimos 50 años

Se estima que la última vez que la Tierra alcanzó estos niveles de concentración de dióxido de carbono en la atmósfera fue hace más de 2.5 millones de años (Plioceno), cuando la temperatura era3ºCmás alta, cuando no existía hielo en el Ártico, la sabana se extendía por lo que hoy es el desierto del Sahara y el nivel del mar era cinco metros más alto.

La concentración atmosférica del dióxido de carbono aumenta y desciende en ciclos temporales durante el año (figura 2) con lo que su nivel volverá a situarse por debajo de las 400 ppm durante la primavera-verano ya que el crecimiento de las plantas en el hemisferio norte captura 10.000 millones de toneladas de carbono de la atmósfera en estas estaciones.  No obstante, los expertos alertan de que el descenso en la concentración será breve y de que cada vez se está más cerca el momento en que el que en ningún punto de la Tierra se registren menos de 400 ppm en cualquier estación del año.

La elevada cifra de concentración de CO2 alcanzada simboliza un recordatorio serio de que los esfuerzos realizados hasta la fecha para  controlar las emisiones provocadas por la actividad humana no han dado fruto. En cualquier caso por el patrón de crecimiento que estamos siguiendo, las 450 ppm de concentración de CO2 se podrían alcanzar en las próximas décadas con resultados catastróficos para el clima lo que indica que se deben realizar esfuerzos adicionales para revertir dicho crecimiento.

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Aprovechamiento de biomasa lignocelulósica: proceso BIOFINE

El proceso Biofine, propiedad de Biofine Renewables (Waltham, Massachusetts, EE.UU.) una compañía de desarrollo de tecnología para procesos de biorrefinería, se presenta como una tecnología eficaz, desde el punto de vista económico y de emisiones de carbono, para la conversión de materia lignocelulósica renovable en productos químicos y combustibles tradicionalmente preparados a partir de combustibles fósiles. El proceso propuesto presenta un ciclo de vida del carbono con un ahorro próximo al 100% con respecto a la producción equivalente a partir de materias primas fósiles.

Autor: [Gabriel Morales, Universidad Rey Juan Carlos]

Proceso Biofine

El proceso Biofine es un proceso de hidrólisis ácida para la conversión de celulosa en ácido levulínico, una molécula plataforma con docenas de usos potenciales conocidos. Como subproducto se obtiene ácido fórmico, pudiéndose obtener también furfural si la materia prima contiene hemicelulosa. Es un proceso termoquímico sencillo que permite la conversión de celulosa a partir de una amplia variedad de materias primas. Se trata de un proceso de hidrólisis, por lo que la presencia de agua (hasta un 50% en peso) en la materia prima no es un problema para la economía del sistema. Al tratarse de un sistema químico no necesita tiempos largos de reacción como los procesos enzimáticos o de fermentación biológica utilizados. De hecho, la reacción se produce en cuestión de minutos, reduciendo considerablemente la inversión y el tamaño de la instalación.

Figura 1. Diagrama del proceso Biofine (www.mainebioproducts.com)

Química del proceso:

El proceso funciona mediante la “ruptura” de cualquier materia lignocelulósica de partida en presencia de un catalizador ácido mineral (p.ej. ácido sulfúrico) diluido en agua, y empleando una temperatura moderada con un diseño de reacción basado en un reactor dual que permite una elevada producción con un alto rendimiento. La fracción de celulosa es transformada en ácido levulínico y ácido fórmico, mientras que la fracción de hemicelulosa se descompone en furfural, que se puede aprovechar como tal o que puede convertirse a su vez en ácido levulínico. Cada uno de estos productos primarios presenta potencial como “plataforma” para la producción de otros productos de valor añadido. La lignina, junto con otros componentes inertes de la biomasa, se extrae en forma de alquitrán de alto contenido en carbono que puede valorizarse energéticamente o transformarse en otros productos (negro de humo, carbón activado, fibra de carbono, etc.).

La tecnología se basa en un sistema de reacción continua de dos etapas que opera a las condiciones de temperatura, concentración de catalizador ácido y tiempo de residencia adecuados para obtener elevados rendimientos de ácido levulínico, ácido fórmico y furfural. Las condiciones de operación típicas son:

Temperatura: de 190 a 220 ºC

Concentración de ácido: de 1 a 5 % en peso

Tiempo de residencia: 15 minutos (total de las dos etapas de reacción)

Figura 2. Planta piloto del proceso Biofine (Old Town, Maine, EE.UU.)

 

Ventajas tecnológicas

Empleando solo calor y presión en un entorno químico cuidadosamente controlado, el proceso Biofine de conversión de lignocelulosa evita muchos de los problemas que afectan a otros procesos de conversión de biomasa. Los procesos de gasificación que convierten la biomasa en un gas y que a continuación transforman catalíticamente el gas en combustibles líquidos se pueden ver afectados por la variabilidad natural de la biomasa. Por otro lado, la conversión biológica afronta el reto de crear microorganismos que puedan digerir y soportar la variedad de materias primas y contaminantes naturales.

Ventajas en la materia prima

Una de las principales ventajas de este proceso es la flexibilidad en la materia prima. Se puede emplear cualquier tipo de biomasa con celulosa suficiente (o cualquier otro carbohidrato), incluyendo residuos forestales de bajo coste, astillas de árbol enteras, residuos agrícolas, restos de comida, papel reciclado, incluso residuos sólidos urbanos clasificados.

Estrategia de desarrollo

Los proyectos actualmente planteados emplearían biomasa forestal y residuos orgánicos para producir ácido levulínico, que se transformaría mediante reacción con etanol en levulinato de etilo, compuesto con excelentes propiedades como biocombustible. El ácido fórmico y el furfural se venderían a la industria química, y el alquitrán carbonoso se podría quemar en la propia instalación para generar vapor y energía para el proceso.

Se contempla la construcción de una primera instalación de este tipo (biorrefinería) de gran capacidad para reducir los costes unitarios, lo que requerirá, en primer lugar, una salida comercial para el ácido levulínico producido. No obstante, el interés en este producto ha aumentado enormemente en los últimos años. El reto actual se encuentra en encontrar la financiación necesaria para la construcción de la primera instalación de este tipo, y por ello la empresa Biofine Renewables se ha centrado en minimizar tanto los costes de inversión como los riesgos técnicos.

 

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España cierra 2012 con un 8,5% de biocarburantes

La Comisión Nacional de la Energía (CNE) acaba de publicar el informe sobre certificación y comercialización de biocarburantes correspondiente a diciembre de 2012. Aparte de las mensuales, las cifras más relevantes adelantadas de 2012 son la participación con un 8,5 % de los biocarburantes en el transporte (el Gobierno la ha rebajado al 4,1 % para 2013) y el descenso generalizado de su venta: biodiésel (un 8 % menos) y bioetanol (un 11 % menos).

Autora: [Felicia Sáez Angulo. Unidad Biocarburantes. Ciemat]

Otra de las confirmaciones que ofrecen estos datos provisionales es el cumplimiento holgado de las obligaciones de incorporación de biocarburantes en el transporte en contenido energético, que para 2012 se habían establecido en 6,5 % en el general, 7 % en gasóleos de automoción y 4,1 % en gasolinas. Diciembre de 2012 concluyó con 9,5 %, 10,8 % y 3,8 %, respectivamente, lo que deja el cumplimiento de 2012 en un 8,5 %, 9,5 % y 4,1 %. Es decir, se cumplen los objetivos y los porcentajes se alejan de los nuevos aprobados por el Gobierno para el presente año: 4,1 % (general), 4,1 % (biodiésel en gasóleos) y 3,9% (etanol en gasolinas).

Se mantiene el 900 % de incremento de ventas de hidrobiodiésel. Sigue destacando sobremanera en las cifras aportadas por la CNE el 872 % (886.495 m3) de subida de este biocarburante con respecto al vendido en 2011 (91.196 m3). Sin embargo, tanto el biodiésel (-8,39 %) como el bioetanol (-11,06 %) se mantuvieron a la baja durante el pasado año, pasando de 1.831.000 a 1.677.000 m3 en el primer caso y de 445.000 a 396.000 m3 en el segundo. Las cifras del hidrobiodiésel en 2012 duplican las del bioetanol.

La información de la CNE también aporta datos sobre la producción nacional. En cuanto a los biocarburantes susceptibles de mezclar con gasóleos, alcanza su máximo en marzo (69.391 m3) y el último trimestre muestra una tendencia descendente hasta los 51.622 m3 de diciembre, “motivado por el fuerte descenso de la producción de hidrobiodiésel (1.504m3), compensado sólo parcialmente por el aumento de la de biodiésel (50.118 m3)”. Sobre las importaciones, el máximo se da en mayo (247.146 m3), “mostrando a partir de octubre una tendencia descendente que las sitúa en diciembre en los 127.208 m3, como consecuencia del fuerte descenso de las de hidrobiodiésel(39.010m3).

En el caso del etanol, la producción nacional aparece con un ligero aumento en diciembre de 2012 hasta alcanzar el valor máximo de producción en todo el año (42.142 m3). Con respecto al balance exterior, la CNE afirma que “en diciembre aumentan las importaciones doblando casi la cifra del mes anterior (6.323 m3) y disminuyen, por el contrario, las exportaciones (19.109 m3)”. Por último, solo el 2,93 % del biodiésel y el 0,16 % del bioetanol expedido en las estaciones de servicios presentaban mezclas etiquetadas.

Fuente: Boletín Energías Renovables [newsletter@energias-renovables.com]

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Inaugurada la mayor planta de aprovechamiento de energía solar del mundo

Autora: Gemma Gómez-Universidad Rey Juan Carlos

Después de tres años de construcción, el pasado 17 de marzo fue inaugurada en Madinat Zayed, a unos 120 kilómetros al sureste de Abu Dhabi (Emiratos Árabes Unidos), Shams 1, la mayor planta de aprovechamiento de energía solar en todo el mundo. El coste del proyecto ha ascendido a unos 440 millones de euros y ha contado con la participación de la empresa española Abengoa (20 %), la emiratí Masdar (60 %) y la francesa Total (20 %), que también serán las encargadas de la operación y actividades de mantenimiento de la planta.

La planta ocupa una superficie de 2,5 kilómetros cuadrados (comparable con la extensión de 285 campos de futbol) y consta de 258.048 espejos parabólicos agrupados en 768 colectores cilindroparabólicos. Tiene una capacidad de producción de 100 MW de energía limpia y se espera que sea capaz de abastecer las necesidades de más de 20.000 hogares.

Shams-1 cuenta con la tecnología de última generación cilidroparabólica y cabe destacar, entre otras innovaciones, el sistema de refrigeración seca, la existencia de una caldera auxiliar de calentamiento y el empleo de una pequeña cantidad de gas natural para conseguir un aumento de su eficiencia durante el día y permitir la generación de electricidad por la noche.

Los beneficios que conlleva la inauguración de esta planta solar son la introducción de energías renovables en Abu Dhabi y, desde el punto de vista medioambiental, evitar la emisión de 175.000 toneladas de CO2 al año.

La inauguración de Shams 1 es un gran avance para la energía renovable en Oriente Medio. Como en el resto del mundo, la región se enfrenta al reto de satisfacer una creciente demanda de energía a la vez que trabaja para reducir su huella de carbono. Shams 1 constituye un importante hito demostrando que es posible suministrar energía renovable a gran escala de forma sostenible, asequible y segura”, declaró el consejero delegado de Masdar.

Shams 1 es un ejemplo de cómo la colaboración de empresas puede conseguir soluciones energéticas limpias a gran escala que ayudan a satisfacer la creciente demanda de energía.

Vista aérea de Shams 1, en Abu Dhabi, con una capacidad de 100 MW.

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Materias residuales para la producción de Biodiésel

 

Autor: José Iglesias-Universidad Rey Juan Carlos

El biodiesel es probablemente, desde una perspectiva histórica, el biocarburante más antiguo que existe. El primer ejemplo del uso del biodiesel en motores de combustión interna fue llevado a cabo por el propio Rudolf Diesel, que empleó como combustible para las demostraciones de los primeros prototipos de su invención un aceite refinado de cacahuete. Así pues, lo que podría considerarse el primer ejemplo de uso de un biocarburante (biodiesel) de la historia se produjo hace ahora más de 100 años. Esta idea revolucionaria de Diesel, el uso de aceites vegetales como carburantes, se topó con una coyuntura económica muy desfavorable, puesto que el desarrollo de la industria petrolera en esos momentos, en fase de expansión exponencial, llenaba el mercado de destilados medios del petróleo a muy bajos precios. De este modo, el uso de biocarburantes en automoción no ha sido una prioridad hasta hace bien poco, que se ha renovado el interés por los métodos de fabricación y el uso de estos productos. Parte de este interés reside en un crudo petrolífero cada vez más escaso, costoso y de menor calidad, que obliga a procesos de refino y transformación cada vez más complejos, y que se traduce en un importante traslado de costes de fabricación hacia los productos finales, entre los que se encuentran los carburantes. Por otro lado, las normativas que fomentan, promueven y, en ocasiones, obligan al uso de biocarburantes, son también un importante incentivo para el estudio, la innovación y la investigación en el desarrollo de nuevos procesos, cada vez más eficientes y rentables, para la producción de biocarburantes.

El biodiesel se obtiene convencionalmente a partir de la reacción de los triglicéridos presentes en materias primas oleaginosas con alcoholes de cadena corta, dando lugar a esteres alquílicos lineales con estructuras moleculares ciertamente parecidas a la del diesel obtenido a partir del petróleo. De forma habitual, las materias primas oleaginosas empleadas para la producción de biodiesel suelen ser aceites vegetales mientras que, como alcohol de cadena corta, el más empleado es el metanol, dando lugar por tanto a ésteres metílicos de ácidos grasos (FAME, acrónimo de su denominación en inglés), que son los componentes fundamentales del biodiesel. Finalmente, el principal proceso de producción de biodiesel implantado a escala industrial hace uso de catalizadores homogéneos básicos, fundamentalmente sosa o potasa. Este método de producción, aunque es el más extendido, conlleva serias desventajas, siendo probablemente la más importante la necesidad de partir de un aceite de elevada calidad, con bajo índice de acidez e impurezas, para evitar la generación de productos indeseados y asegurar el buen progreso de la transformación química. Estas características demandadas para la materia prima hacen que, en muchas ocasiones, el aceite vegetal de partida para la fabricación de biodiesel sea en realidad un alimento, lo que ocasiona un grave problema de competencia entre dos sectores, el de la alimentación y el de los biocarburantes, por una misma materia prima, derivando en el incremento del precio de la misma.

Como alternativa a las materias primas tradicionales empleadas en la fabricación de biodiésel, numerosos trabajos de investigación se han centrado en la búsqueda de otras fuentes de material oleaginoso que no tengan aplicación en el sector de la alimentación. En este sentido, las más interesantes son probablemente aquellas que surgen como residuo de una primera utilización, y por lo tanto el proceso de producción del biodiesel se convierte a su vez en un proceso de revalorización de un residuo.  Quizás la materia prima representativa de este grupo de materiales oleaginosos es el aceite usado de cocina, cuya composición química es esencialmente la misma que el aceite vegetal de partida, pero que no tiene aplicación en el sector de la alimentación humana y, por lo tanto, su transformación en biocombustible constituye un excelente destino final. Sin embargo, el aceite usado de cocina, aun siendo el más renombrado, no es la única fuente alternativa de material oleaginoso para la producción de biodiesel. Otras materias primas son grasas animales sin valor alimenticio, grasas amarillas y marrones entre otras muchas. Respecto de las grasas animales, diversas investigaciones han confirmado la posibilidad de producir biodiesel a partir de un gran número de ellas como aceites de pescado, pollo, grasas de cerdo y sebo de ternera. Las grasas amarillas y marrones son mezclas de aceites vegetales usados y grasas animales con diferentes grados de acidez, mucho mayor en el caso de las grasas marrones. Ambas se obtienen como residuos del procesado industrial de alimentos, y por tanto no se emplean en el sector de la alimentación humana. Aparte de estos materiales, existen otros muchos que contienen una importante cantidad de lípidos y que podrían constituir un buen aporte de material oleaginoso con el que producir biodiesel. Ejemplos de ello son los lodos de depuradora, que llegan a contener un 10% de lípidos en base seca, o los posos de café usados, que como semilla vegetal originalmente, llegan a contener hasta un 20% de lípidos en base seca.

Respecto de la disponibilidad de todos estos materiales, muchas de estas sustancias se encuentran disponibles en una elevada cantidad. Sólo en Europa, 8,5 millones de toneladas de estos residuos oleaginosos se producen de forma anual, mientras que en Estados Unidos, la cantidad disponible es de 8,0 millones de toneladas anuales. La transformación de todos estos residuos, cuyo destino principal es el vertedero, en biodiesel, podría dar lugar a la duplicación de la producción europea de biodiesel, mientras que, en los Estados Unidos el incremento supondría cuadruplicar la producción actual de biodiésel.

El biodiesel resultante del empleo de estos materiales residuales no difiere significativamente de aquel que se obtiene a partir de materias primas más convencionales, pero exige el empleo de tecnologías de producción más avanzadas que las actualmente en uso (pretratamientos, esquemas de procesado, catalizadores,…), por lo que el esfuerzo de desarrollo para poder utilizar estas materias primas residuales en la fabricación de biodiesel es aún importante. Por el contrario, el beneficio resultante de obtener biodiesel a partir de una materia prima residual, tanto desde un punto de vista económico como medioambiental, parece compensar los esfuerzos necesarios.

 

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