PROBLEMAS AMBIENTALES GENERADOS POR LA PRODUCCION DE LOS BIOCOMBUSTIBLES.

Trabajo presentado por:Ivn Alfonso Mayorga GuzmanAl Ing. Luis Enrique Farfn.

Universidad Pedaggica y Tecnolgica de ColombiaEspecializacin en Gestin AmbientalSogamoso2015

Contenido

INTRODUCCION.3OBJETIVOS.4GENERAL:4ESPECIFICOS:4BIOCOMBUSTIBLE5OBTENCIN DE LOS BIOCOMBUSTIBLES6TIPOS DE BIOCOMBUSTIBLES.6BIOETANOL6BIODISEL7BIOGS7PROBLEMTICA AMBIENTAL PRODUCIDA POR LA PRODUCCION DE LOS BIOCOMBUSTIBLES.8ETAPA DE PRODUCCION AGRICOLA.8Uso de la tierra.8Contaminacin del suelo.9Contaminacin del agua.10Contaminacin del aire.10ETAPA DE TRANSFORMACION INDUSTRIAL10ETAPA DE CONSUMO.11CONCLUSIONES.13BIBLIOGRAFIA E INFOGRAFIA.14

INTRODUCCION.

Los biocombustibles has sido, en los ltimos aos, una opcin para cambiar los combustibles fsiles y as reducir la cantidad de impactos que estos generan sobre el medio ambiente, ya sea por su explotacin como por su quema y emisin de gases de efecto invernadero (GEI). Por esta razn se ha comenzado la produccin intensiva de biomasa que posteriormente va a ser convertida en algn tipo de biocombustible.Sin embargo esta produccin intensiva, en vez de ser una ayuda para el medio ambiente ha generado una gran cantidad de problemas ambientales, estos se encurtan en las tres etapas del ciclo de vida del biocombustible, la etapa agrcola, la de transformacin industrial y la de consumo. Los impactos generados durante la primera etapa hacen referencia a la prdida de biodiversidad por la expansin de la frontera agrcola, as como la emisin de contaminantes por la quema de bosques y de cultivos; por otra parte en la transformacin industrial los efectos ms graves se observan en el componente agua, el cual es el receptor de los residuos lquidos del proceso de combustin, y finalmente en la etapa de consumo se observan problemas generados por el aumento del parque automotor y, por ende, en el aumento de las emisiones de contaminantes.En este trabajo se realizara un breve anlisis de lo funcin que desempean los biocombustibles para la reduccin de los problemas ambientales, como el calentamiento global, adems se analizara la viabilidad para la produccin de dichos biocombustibles y finalmente se estudiaran los impactos negativos que se presentan por la produccin de los biocombustibles.

OBJETIVOS.

GENERAL: Analizar los problemas ambientales generados por la produccin de biocombustibles.ESPECIFICOS: Determinar los beneficios que tiene el uso de biocombustibles a cambio de combustibles fsiles. Identificar las etapas del proceso de produccin de los biocombustibles y determinar la que genera ms impactos sobre el medio ambiente. Analizar la viabilidad para el cambio de combustibles fsiles por biocombustibles. Identificar los componentes biticos y abiticos que se ven afectados por la produccin de biocombustibles.

BIOCOMBUSTIBLEEl biocombustible es el combustible que se produce directa o indirectamente a partir de la biomasa, tal como la lea, el carbn vegetal, el bioetanol, el biodiesel, el biogs (metano) o el biohidrgeno. Sin embargo, en la opinin comn los biocombustibles se suelen asociar con los biocombustibles lquidos (bioetanol, biodiesel y aceite vegetal ordinario).[footnoteRef:1] [1: FAO; La bioenerga y los biocombustibles; 2013.]

Los biocombustibles provienen de una fuente renovable, la biomasa, se dice que es una fuente de energa renovable porque su formacin no lleva miles de aos, y por lo tanto la tasa de utilizacin no es mucho mayor a la de su formacin. En gran parte del mundo, la lea (o carbn vegetal) que se obtiene a partir de la madera sigue siendo el principal biocombustible empleado para la cocina, la calefaccin y la luz. Esta fuente de energa es un recurso renovable si se obtiene a partir de bosques convenientemente reforestados. Asimismo, muchos vehculos utilizan biocombustibles a base de metanol y etanol mezclado con gasolina. Se puede obtener etanol a partir de la caa de azcar, de la remolacha o del maz. En algunos pases, como la India y la China, se produce biogs a partir de la fermentacin natural de desechos orgnicos (excrementos de animales y residuos vegetales). Otra fuente importante de biocombustibles son los aceites de los cultivos oleaginosos, como la soja, el girasol y la colza, que pueden convertirse en biodiesel.

Tabla 1. Tipos de combustibles obtenidos de la biomasa.

OBTENCIN DE LOS BIOCOMBUSTIBLESSegn la naturaleza de la biomasa, y el tipo de combustible deseado, se pueden utilizar diferentes mtodos para obtener biocombustibles: mecnicos (astillado, trituracin, compactacin), termoqumicos (combustin, pirolisis y gasificacin), biotecnolgicos (fermentacin y digestin microbiana anaerbica) y extractivos. Cada tcnica depende del tipo de biomasa disponible. Si se trata de un material seco puede convertirse en calor directamente mediante combustin, que producir vapor para generar energa elctrica. Si contiene agua, se puede realizar la digestin anaerbica, que lo convertir en metano y otros gases, o fermentar para producir alcohol, o convertir en hidrocarburo por reduccin qumica. Si se aplican mtodos termoqumicos es posible extraer metanol, aceites, gases, etc.[footnoteRef:2] [2: Leda, Silvia; Los biocombustibles; ArgenBio; 2012.]

Tabla 2. Obtencin de los biocombustibles.TIPOS DE BIOCOMBUSTIBLES.BIOETANOLEl bioetanol es unalcoholque se fabrica en su mayor parte mediante unprocedimientosimilar al de lacerveza. A lo largo de este proceso los almidones son convertidos en azcares, stos sufren unafermentacinque los transforma en etanol, y ste es destilado en su forma final.Es producido principalmente a partir de caa deazcaromaz(el maz es mezclado con un poco de cebada o trigo en algunos casos), cuyos hidratos decarbonoson fermentados a etanol por las levaduras delgneroSaccharomyces.BIODISELSe denomina biodiesel al ster que se produce a partir de diversos tipos de grasa oaceite, que pueden ser tanto de origen vegetal, como los aceites desoja, colza ogirasol, como de origen animal.La elaboracin del biodiesel est basada en la llamada transesterificacin de los glicridos, mediante la utilizacin de catalizadores. Desde el punto de vista qumico, los aceites vegetales son triglicridos, es decir tres cadenas moleculares largas decidosgrasos unidas a un alcohol, el glicerol. En la reaccin de transesterificacin, una molcula de un triglicrido reacciona con tres molculas de metanol o etanol para dar tres molculas de monosteres y una de glicerol. Estos steres metlicos o etlicos (biodiesel) se mezclan con el combustible disel convencional en cualquier proporcin o se utilizan como combustible puro (biodiesel 100%) en cualquiermotordisel. El glicerol desplazado se recupera como un subproducto de la reaccin.BIOGSSe denomina biogs a aquelgascreado mediante la fermentacin bacteriana de lamateriaorgnica, en ausencia deoxgeno. Puede realizarse tanto enmediosnaturales como en dispositivos especficos para la creacin del gas. Elproductoobtenido se encuentra conformado principalmente pormetano, dixido de carbono y monxido de carbono, aunque tambin se encuentran otros gases en menor proporcin.Para su obtencin, se puede utilizar como materia prima la excreta animal, la cachaza de la caa de azcar, los residuales de mataderos, destileras y fbricas de levadura, la pulpa y la cscara delcaf, as como la materia seca vegetal.Son cuatro los tipos debacteriasque intervienen en la fermentacin:1. Las hidrolticas, que producen cido actico, compuestos monocarbonados, cidos grasos orgnicos y otros compuestos policarbonados.2. Las acetognicas, productoras de hidrgeno.3. Las homoacetognicas, que pueden convertir una cantidad considerable de compuestos carbonados en cido actico.4. Las metanognicas, productoras del gas metano, principal componente del biogs, con una proporcin de 40 a 70 % de metano (CH4).PROBLEMTICA AMBIENTAL PRODUCIDA POR LA PRODUCCION DE LOS BIOCOMBUSTIBLES.Aunque algunos impactos positivos son de carcter general, como la reduccin de emisiones de algunos contaminantes del aire a escala local, la naturaleza y magnitud de los impactos ambientales derivados de la produccin y consumo de los biocombustibles depende de diversos factores.[footnoteRef:3] [3: FAO; Bioenerga para el desarrollo sostenible. Polticas pblicas sobre biocombustibles y su relacin con la seguridad alimentaria; 2010.]

Tambin es necesario considerar los impactos ambientales asociados a la produccin de determinados insumos y capital productivo como fertilizantes, componentes qumicos del proceso industrial, maquinara agrcola, etc. Para analizar los impactos ambientales generados por los biocombustibles se deben tener en cuenta tres etapas principales, estas son:1. Etapa de produccin agrcola.2. Etapa de transformacin industrial.3. Etapa de consumo.

ETAPA DE PRODUCCION AGRICOLA.Tambin es necesario considerar los impactos ambientales asociados a la produccin de determinados insumos y capital productivo como fertilizantes, componentes qumicos del proceso industrial, maquinara agrcola, etc. Algunos componentes que se ven afectados son:Uso de la tierra.Un primer elemento a considerar es el uso actual de la tierra que se va a utilizar para la produccin de la materia prima. Desde el punto de vista ambiental, las situaciones posibles van desde los impactos netamente negativos por la ocupacin y tala (y/o quema) de bosques. Cuando el cultivo se asocia a deforestacin, se producen los impactos ambientales negativos de prdida de biodiversidad, afectacin de ciclos hdricos y erosin. La gravedad de estos impactos depende de la magnitud de la expansin de los cultivos y de los bienes y servicios ambientales que proveen los ecosistemas afectados. En ciertos casos los daos pueden tener dimensin regional e incluso global. Cuando la deforestacin se realiza a travs de quemas, adems de los impactos locales, se liberan gases de efecto invernadero. El promedio de carbono contenido solo en la vegetacin (sin considerar el suelo) de una hectrea de bosque tropical es 120,4 toneladas (IPCC, 2000); su liberacin a travs de quema equivale a las emisiones de CO2 de la combustin de 177.000 litros de gasolina. Las polticas de apoyo y los objetivos de sustitucin de combustibles convencionales por biocombustibles, especialmente en los pases desarrollados, estn generando una preocupacin creciente respecto a sus probables impactos en la expansin de la frontera agrcola en los pases en desarrollo. Un estudio de OCDE de 2005 estim que la sustitucin de un 10% de combustibles fsiles por biocombustibles en EE.UU., Canad y la Unin Europea (15 pases) requerira de entre 30% y 70% de sus reas respectivas de cultivo actuales.6 Un desplazamiento de combustibles convencionales de estas dimensiones implicara enormes dificultades para compatibilizar las necesidades de tierra para cultivos energticos con las necesidades para la produccin de alimentos y la proteccin de espacios naturales. La conversin de espacios naturales causada, directa o indirectamente, por la expansin de cultivos energticos constituye la principal amenaza asociada al fomento de los biocombustibles desde el punto de vista ambiental. En relacin con el problema del calentamiento global, se puede dar la paradoja de que la reduccin de emisiones asociada a un menor uso de combustibles fsiles se vea compensada, en mayor o menor medida (incluso hasta generando emisiones netas de GEI), por un incremento de las emisiones asociado al cambio de uso del suelo.Contaminacin del suelo.Algunos de los impactos ambientales ms importantes en la fase de produccin agrcola se relacionan con la intensidad de cultivo y con determinadas prcticas culturales La obtencin de altos rendimientos por hectrea requiere, adems de buen material gentico, del uso intensivo de agroqumicos (fertilizantes, pesticidas) y agua.Los impactos ambientales corrientes asociados al uso de fertilizantes, especialmente los nitrogenados, son de tres tipos:1. Arrastre del nitrgeno y del fsforo hacia cuerpos de agua provocando la proliferacin de algas y la disminucin del oxgeno disponible (eutrofizacin);2. Problemas graves a la salud si la lixiviacin de nitratos y fosfatos llega a acuferos usados para abastecimiento de poblaciones;3. El uso de fertilizantes incrementa las emisiones de gases de efecto invernadero a travs de dos vas: durante el proceso de produccin de los fertilizantes sintticos y en su aplicacin al cultivo a travs de la liberacin de N2O (uno de los gases de efecto invernadero).El uso de pesticidas tambin se relaciona con contaminacin del suelo, agua y biota en procesos de bio-acumulacin. En concentraciones altas pueden provocar daos importantes a la salud. Aunque existe la idea generalizada de que la principal fuente de prdida de nutrientes del suelo es la erosin, la magnitud de prdida asociada a la extraccin de la cosecha y de los residuos es muy similar. La degradacin de suelos a causa de la erosin depende de una serie de variables entre las que el cultivo empleado es solo uno, y no el ms importante, de los factores a considerar.Contaminacin del agua.En muchas ocasiones los cultivos necesitan ser expuestos a la accin de plaguicidas, pesticidas y fertilizantes, los cuales no son totalmente absorbidos por los cultivos y que por el contrario tienden a desplazarse tanto superficial, como subsuperficialmente, en el primer caso llega a los cuerpos de agua receptores que se encuentran cerca, sean ros, lagos o lagunas; en el segundo cuando los compuestos se infiltran estos pueden llegar al nivel fretico y contaminar los acuferos. Cuando dichos acuferos son muy bombardeos por los compuestos qumicos usados en los cultivos estos tienden a acumularse causando problemas en la salud de animales y en el hombre, en el momento en que esta agua es consumida sin un tratamiento previo.Otro factor importante es el uso del agua para regar los cultivos, y como se ha hablado antes con el aumento de los terrenos de cultivo, el agua necesaria para el riego de los cultivos va a ser mayor y por ende se va a dejar a un lado el uso del agua para otras funciones ecosistmico.Contaminacin del aire.La quema de las plantaciones de caa para eliminar residuos vegetales y malezas que reducen la eficiencia de la cosecha. Este tipo de prctica afecta a las poblaciones y ecosistemas cercanos y constituye uno de los factores de emisin de gases de efecto invernadero. El impacto en el aumento de enfermedades respiratorias est en discusin; otros impactos, como contaminacin visual y aumento en la suciedad de ropa por las partculas y pavesas del aire generan molestias en las poblaciones.ETAPA DE TRANSFORMACION INDUSTRIAL.Uno de los residuos que se genera en la produccin de etanol a partir de caa de azcar en la fase de destilacin y deshidratacin es la vinaza, un efluente industrial rico en materia orgnica y potasio. En el pasado, la disposicin de este efluente en cuerpos de agua gener graves problemas ambientales. Actualmente, la vinaza es prcticamente reciclada en su totalidad mediante sistemas de fertirrigacin.Las emisiones de monxido de carbono (CO), xidos de nitrgeno (NOx), compuestos orgnicos voltiles (COV, especialmente aldehdos), material particulado y olores requieren de sistemas de control y de filtros de acuerdo a la legislacin de los pases (se trata de proyectos que deben llevar a cabo una evaluacin de impacto ambiental). Otro problema ambiental es el consumo de agua en el proceso industrial. Los principales problemas ambientales asociados a la produccin de aceites vegetales son la generacin de residuos lquidos y slidos con un alta Demanda Bioqumica de Oxgeno (DBO y la presencia de malos olores Respecto a vertidos a cuerpos de agua, es un proceso que genera aguas aceitosas y jabonosas; dependiendo de la eficiencia del separador de aceites, pueden producirse mayores o menores emisiones de aceites que afectaran la DBO. El tratamiento de efluentes tambin depender de la norma establecida para el cuerpo receptor.ETAPA DE CONSUMO.Los biocombustibles son generalmente menos txicos que los combustibles fsiles ya que emiten menos CO, HC, SO2 y material particulado que los combustibles fsiles. En algunos casos, no obstante, como en las mezclas de etanol con gasolina, se producen aumentos en las emisiones de COV. El impacto de los biocombustibles (etanol y biodiesel) en las emisiones de NOx generalmente es de poca magnitud y puede tener signo positivo o negativo dependiendo de las condiciones. Por otro lado, presentan menos riesgos de toxicidad en su manipulacin que los combustibles de origen fsil.Aunque en trminos generales los biocombustibles presentan menores emisiones contaminantes que los combustibles fsiles, estos efectos positivos se ven rpidamente compensados por el crecimiento del parque automotor. Por ello, la mejora en la calidad del aire de las ciudades seguir dependiendo principalmente de otras medidas como la mejora en la calidad de los combustibles fsiles.[footnoteRef:4] [4: Gmez, Jos Javier; Samaniego, Joseluis; Antonissen, Mariana; Consideraciones ambientales en torno a los biocombustibles lquidos; Publicacin de la Naciones Unidas; Santiago de Chile, Chile; Julio; 2008.]

Ilustracin 1. Impactos ambientales asociados a los biocombustibles.

CONCLUSIONES.1. Los biocombustibles son una buena alternativa para el cambio de los combustibles fsiles, porque a diferencia de estos ltimos, los biocombustibles generan una menor cantidad de GEI.2. Aunque los biocombustibles generan menor cantidad de GEI, es necesario hacer un uso adecuado de estos, ya que de nada sirve reducir la cantidad de gases si el parque automotor aumenta.3. Adems de lo anterior de sebe tener en cuenta el ordenamiento territorial, y hacer una estructuracin que permita aprovechar de la mejor manera los campos aptos para cultivos, sin que estos se expandan a las fronteras agrcolas y que a la vez no se pierdan los cultivos que proveen alimento a las comunidades.4. Se debe implementar polticas, que permitan identificar y controlar los problemas ambientales que se producen durante la etapa industrial, ya que no se debe permitir la contaminacin de los cuerpos de agua ni la emisin de compuestos qumicos como los NOx y SOx que son mucho ms perjudiciales que el CO2.5. Finalmente, se debera enfocar los recursos disponibles en este campo para investigar nuevos biocombustibles que generen menores impactos en su etapa agrcola, la cual puede ser considerada como la que ms afecta al medio ambiente.

BIBLIOGRAFIA E INFOGRAFIA.1. FAO; La bioenerga y los biocombustibles; 2013.2. Lede, Silvia; Los biocombustibles; ArgenBio; 2012.3. FAO; Bioenerga para el desarrollo sostenible. Polticas pblicas sobre biocombustibles y su relacin con la seguridad alimentaria; 2010.4. Gmez, Jos Javier; Samaniego, Joseluis; Antonissen, Mariana; Consideraciones ambientales en torno a los biocombustibles lquidos; Publicacin de la Naciones Unidas; Santiago de Chile, Chile; Julio; 2008.5. FAO; Efectos de los biocombustibles en el medio ambiente; 2008.6. HLPE, 2013. Los biocombustibles y la seguridad alimentaria. Un informe del Grupo de alto nivel de expertos en seguridad alimentaria y nutricin del Comit de Seguridad Alimentaria Mundial, Roma, 2013.