Bioetanol: Proceso de Producción, Mercado y Perspectivas como Combustible Renovable

Producción de Bioetanol

La base para la fabricación de bioetanol son los azúcares contenidos en diversas plantas, como la remolacha, la caña de azúcar o el sorgo azucarero. Otra fuente importante es la biomasa lignocelulósica.

Materias Primas y Preparación

Antes de su procesamiento, los productos que forman la materia prima deben ser:

• Plantados en campos destinados específicamente para este fin.
• Recolectados de dichos campos.
• Limpiados para eliminar tierra y otros materiales que ensucian el producto.
• Molidos o prensados, según el tipo de producto.
• Almacenados adecuadamente para su posterior transporte a las plantas de procesamiento.

Proceso de Fabricación

El proceso utilizado para la creación del bioetanol consta de las siguientes etapas:

Dilución

Consiste en la adición de agua para ajustar la concentración de azúcar en la mezcla inicial o la graduación alcohólica del producto final.

Conversión

Es el proceso mediante el cual el almidón o la celulosa presentes en la materia prima se transforman en azúcares fermentables.

Fermentación

La fermentación alcohólica es un proceso anaeróbico (sin presencia de oxígeno) realizado por levaduras, que convierten los azúcares en etanol y dióxido de carbono.

Destilación

La destilación es la operación de separar, mediante la aplicación de calor, los diferentes componentes líquidos de una mezcla, aprovechando sus distintos puntos de ebullición. En esta etapa se separa el etanol del agua y otros subproductos.

El producto resultante de la destilación ya es capaz de sustituir a la gasolina en motores de explosión convencionales (generalmente en mezclas como E10 o E85). En una segunda fase opcional de deshidratación, se obtiene un alcohol absoluto con una pureza superior al 99,8%, apto para mezclas en cualquier proporción o usos específicos.

Otra posibilidad consiste en mezclarlo con gasóleo de automoción en una proporción de hasta el 10-15% (biodiésel) y añadirle algunos aditivos para hacerlo apto para motores diésel.

El bioetanol también se utiliza para sintetizar el ETBE (etil-ter-butil-éter), que es un sustituto del MTBE (metil-ter-butil-éter), aditivo que se añade a las gasolinas para incrementar su número de octano y mejorar la combustión.

Situación del Mercado del Bioetanol

Situación en España

El potencial de producción de bioetanol en España viene determinado principalmente por:

• La capacidad instalada de producción en las plantas de biocarburantes.
• La disponibilidad de materias primas (nacionales o importadas) destinadas a la producción de biocarburantes, a precios que hagan viable económicamente la fabricación.

En el consumo potencial de biocarburantes influyen aspectos como:

• La existencia de porcentajes mínimos obligatorios de uso de biocarburantes en el transporte.
• La efectiva puesta a disposición de los usuarios de estos productos en las estaciones de servicio.

Es necesario definir las especificaciones técnicas para algunas presentaciones de mezclas que han sido etiquetadas durante los últimos años. Aunque la capacidad de fabricación de biodiésel instalada se ha incrementado notablemente, ni la producción real ni el consumo de biodiésel han seguido esa misma tendencia alcista.

Mercado General y Perspectivas

• El bioetanol comenzó a tener presencia significativa en el mercado a mediados de la década de los 2000.
• Se estimaba que el bioetanol de segunda generación (2G), producido a partir de biomasa lignocelulósica, podría suponer en 2020 alrededor de un 13% del potencial total de producción de etanol, aunque su desarrollo ha sido más lento de lo esperado.

Situación en Europa

La remolacha azucarera es una materia prima que, a nivel global, prácticamente solo es transformada en bioetanol en la Unión Europea. Aproximadamente el 6,0% de la cosecha mundial de cereales fue empleada en la producción de bioetanol. Últimamente, se observan apreciables incrementos del consumo de trigo para este fin en la Unión Europea.

A escala global, el liderazgo en producción lo ostenta Estados Unidos, seguido de Brasil, y a mucha más distancia se sitúan la Unión Europea y China. En el ámbito europeo, Francia y Alemania han consolidado su posición de liderazgo en la producción.

En la Unión Europea, los cereales y el jugo de remolacha azucarera conforman la parte fundamental de la cesta de materias primas utilizadas. La European Renewable Ethanol Association (ePURE) es la entidad que agrupa a algunas de las principales empresas productoras de bioetanol del continente. Uno de sus objetivos es conseguir una especificación técnica única para el bioetanol utilizado como carburante en toda la UE.

Ventajas e Inconvenientes del Bioetanol

Ventajas

• Es una fuente de combustible renovable, ya que se obtiene a partir de materia vegetal que puede volver a cultivarse.
• Reduce la dependencia energética del petróleo importado de otros países.
• Es una fuente de combustible considerada más limpia en términos de emisiones netas de CO2 (ciclo de vida) comparado con los combustibles fósiles.
• Aumenta el índice de octano del combustible al mezclarse con gasolina, con un coste relativamente bajo.
• Es virtualmente utilizable en mezclas bajas (hasta E10 o E15) en la mayoría de los vehículos de gasolina modernos sin modificaciones.
• Su producción y almacenamiento son relativamente sencillos comparados con otras alternativas energéticas.

Desventajas

• Para poder utilizar el bioetanol como combustible puro (E100) o en altas concentraciones (E85), se necesita llevar a cabo varias modificaciones en el motor y sistema de combustible del vehículo:
  • Aumentar la relación de compresión para aprovechar su mayor octanaje.
  • Ajustar la mezcla aire/combustible (requiere más combustible para la misma cantidad de aire).
  • Utilizar bujías adaptadas a mayores temperaturas y presiones.
  • Emplear conductos y juntas resistentes al ataque químico de los alcoholes.
  • Agregar un sistema que facilite el arranque en frío, ya que el etanol tiene menor volatilidad que la gasolina.
• Tiene menor densidad energética que la gasolina, lo que implica un mayor consumo de combustible (en litros) para recorrer la misma distancia.
• La producción a gran escala puede competir con la producción de alimentos por el uso de tierras agrícolas y materias primas.

Combinación con Otras Fuentes y Futuro

Nuevas Generaciones de Biocombustibles

Tercera Generación

Se basa en el cultivo de algas como materia prima. Las algas pueden tener una alta productividad y no competir directamente con cultivos alimentarios por la tierra.

Cuarta Generación

Utiliza tecnologías avanzadas como el hidroprocesamiento de aceites vegetales o grasas (similar al refino de petróleo) o la bioquímica avanzada. Una de estas tecnologías emergentes es la conocida como "solar-combustible": la luz solar, residuos de CO2 y microorganismos genéticamente modificados se combinan en un "convertidor solar" para crear directamente combustible líquido.

Sistemas Híbridos

Se exploran combinaciones de tecnologías para optimizar la producción de energía:

• Centrales solares termoeléctricas hibridadas con biomasa (la biomasa aporta energía cuando no hay sol).
• Centrales eólicas combinadas con plantas de biomasa (la biomasa puede compensar la intermitencia del viento).