Víctor M. Loyola-Vargas
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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
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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. - PowerPoint PPT Presentation
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Molecular de Plantas
El potencial de la agricultura para suministrar materia
prima para la producción de biocombustibles
Víctor M. Loyola-Vargas
UBBMP Bioquímica y Biología Molecular de
Plantas
Si los biocombustibles van a ayudar en la lucha contra el cambio
climático, deberán ser hechos de materiales más apropiados y de
mejor forma
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Tollefson, Nature, 451: 880 – 883, (2008)
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Molecular de Plantas
Introducción
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Historia & Futuro
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Biocombustibles
1a
Generaci
ón
2ª
Generaci
ónAcciones
Acciones
Cultivos
MaízCaña de A
Biomasa
DesechosSwitchgrassMiscanthuAlgas
Ing. Genética
Butanol
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Biocombustibles
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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
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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.
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Walton, J., The Fuel Possibilities of Vegetable Oils, Gas Oil Power 33: 167– 168, (1938); Chem. Abstr. 33: 8336 (1939).
Pacheco Borges, G., Use of Brazilian Vegetable Oils as Fuel, Anais Assoc. Quím. Brasil 3: 206–209 (1944); Chem. Abstr. 39: 50678 (1945).
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).
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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?
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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 de aceites vegetales o grasas animales. La transesterificación de un aceite o grasa con un alcohol, en la mayoría de los casos metanol, rinde los correspondientes monoalquil ésteres, los cuales se definen como biodiésel.
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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
Ref
Jatropha curcas Euphorbiaceae
Mexico 55%
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 30–36%
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
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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Jatropha curcas
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La planta
• Familia: Euphorbiaceae• Género: Jatropha• Especie: curcas
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Distribución global de J. curcas
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King A. J. et al., JEB, In press, (2009)
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Estatus actual de proyectos de Jatropha
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http://www.jatropha-alliance.org/market_study.htm
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La planta
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México
www.jatropha.de/jatropha-world-map.htm
Veracruz
Morelos
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La semilla
26King 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
21.03.7 -
7.94.5
16 – 28.2
13.7 20 10.7
Palmitoleico (C16:1)
Estearico (C18:0)
6.1
2.42.4- 8.9
4.420 – 25.1
14.3 20 3.4
Oleico (C18:1)21.8
19.544.5–71.3
17.0 41 – 51 39.1 42 21.3
Linoleico (C18:2)
47.4
54.310.8 -
18.315.5
8.9 – 13.7
31.1 15 56.4
Linolenico (C18:3)
58.6 8.2
Araquídico (C20:0)
3.3 1.4
Gadoleico (C20:1)
Lignocérico 1.1 - 3-5
Otros 2.7
Dorado M. P., Raw Materials to Produce Low-Cost Biodiesel, in Biofuels refining and performance, ed. A. Nag, 107 – 147, (2008). 271 de Oliveira et al., Biomass Bioenerg. (2008), In press.
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Distribución de C en aceites vegetales (PF%)
John R. Wilson and Griffin Burgh, Energizing Our Future: Rational Choices for the 21st Century, 219 – 244, (2008).28
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Otras alternativas
• Biodiésel.– Palma aceitera.– Cocotero.
• Biomasa.– Arroz.– Desechos agrícolas.
• Industria citrícola.• Industria maderera.• Agricultura.
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