APORTES PARA EL ANÁLISIS DE LA SUSTENTABILIDAD DE LOS

BIOCOMBUSTIBLES

Jornada

Valoración energética desde la producción de cereales y oleaginosas a los biocombustibles

Ing Agr MSc Julio Denoia

Facultad Ciencias Agrarias

Universidad Nacional de Rosario

jdenoia@unr.edu.ar

Director

Dr Sergio Montico

Investigadores

Ing Agr MSc Beatríz Bonel

Ing Agr Marta Costanzo

Ing Agr Néstor Di Leo

Ing Agr MSc Julio Denoia

INTEGRANTES DEL EQUIPO DE TRABAJO

CONCEPTOS Y REALIDADES SOBRE LAS QUE SE ESRUCTURA CONCEPTOS Y REALIDADES SOBRE LAS QUE SE ESRUCTURA NUESTRO TRABAJONUESTRO TRABAJO

• Necesidad mundial de diversificar las fuentes energéticas (Escasez de petróleo, aumento en los costos de extracción, inestabilidad política en áreas de producción)

CONCEPTOS Y REALIDADES SOBRE LAS QUE SE ESRUCTURA CONCEPTOS Y REALIDADES SOBRE LAS QUE SE ESRUCTURA NUESTRO TRABAJONUESTRO TRABAJO

• Necesidad mundial de diversificar las fuentes energéticas (Escasez de petróleo, aumento en los costos de extracción, inestabilidad política en áreas de producción)

• Escaso desarrollo de otras fuentes energéticas (Ej. Hidrógeno)

CONCEPTOS Y REALIDADES SOBRE LAS QUE SE ESRUCTURA CONCEPTOS Y REALIDADES SOBRE LAS QUE SE ESRUCTURA NUESTRO TRABAJONUESTRO TRABAJO

• Necesidad mundial de diversificar las fuentes energéticas (Escasez de petróleo, aumento en los costos de extracción, inestabilidad política en áreas de producción)

• Escaso desarrollo de otras fuentes energéticas (Ej. Hidrógeno)

• Posibilidad de emplear productos agrícolas para la obtención de biocombustibles

CONCEPTOS Y REALIDADES SOBRE LAS QUE SE ESRUCTURA CONCEPTOS Y REALIDADES SOBRE LAS QUE SE ESRUCTURA NUESTRO TRABAJONUESTRO TRABAJO

• Necesidad mundial de diversificar las fuentes energéticas (Escasez de petróleo, aumento en los costos de extracción, inestabilidad política en áreas de producción)

• Escaso desarrollo de otras fuentes energéticas (Ej. Hidrógeno)

• Posibilidad de emplear productos agrícolas para la obtención de biocombustibles

• Alta potencialidad de la región pampeana para la producción de granos

CONCEPTOS Y REALIDADES SOBRE LAS QUE SE ESRUCTURA CONCEPTOS Y REALIDADES SOBRE LAS QUE SE ESRUCTURA NUESTRO TRABAJONUESTRO TRABAJO

• Necesidad mundial de diversificar las fuentes energéticas (Escasez de petróleo, aumento en los costos de extracción, inestabilidad política en áreas de producción)

• Escaso desarrollo de otras fuentes energéticas (Ej. Hidrógeno)

• Posibilidad de emplear productos agrícolas para la obtención de biocombustibles

• Alta potencialidad de la región pampeana para la producción de granos

• Creciente desarrollo de emprendimientos industriales de diversa escala en los que se convierten materias primas agrícolas en biocombustibles

CONCEPTOS Y REALIDADES SOBRE LAS QUE SE ESRUCTURA CONCEPTOS Y REALIDADES SOBRE LAS QUE SE ESRUCTURA NUESTRO TRABAJONUESTRO TRABAJO

Surgimiento de posiciones antagónicas respecto a la producción Surgimiento de posiciones antagónicas respecto a la producción de biocombustiblesde biocombustibles

• Desarrollo de una cadena productiva con impacto económico y social

• Mejores precios percibidos por productores de granos destinados a los biocombustibles

• Efectos positivos desde el punto de vista ambiental (reducción de emisiones contaminantes de anhídrido carbónico producto de la combustión en cortes de naftas con bioetanol)

En caso del biodiesel

• Mejoría en la lubricación de los cilindros de los motores (reemplazo del efecto del azufre eliminado de los combustibles minerales)

• No contiene sulfuros, disminuyendo las emisiones de S y mejorando la lubricidad del combustible

• Es más seguro de manipular gracias a su punto de inflamación elevado (150º C)

• Es altamente biodegradable en el agua, por lo que es apto para transporte fluvial

• Competencia con otros cultivos por tierras aptas

• Riesgo de potenciar el avance de la frontera agrícola sin planificar la ocupación del territorio

• Mayores costos de producción respecto a los combustibles fósiles

• Complejidad del sistema de transporte (Granos – Planta BC – Planta corte petroleras – distribución a consumo). Posible déficit estructural (oleoductos, ferrocarriles)

• Eficiencia energética en la producción integrada de B1

• Potencialidad ambiental territorial para la producción de la materia prima

• Destino de la producción de biodiesel. Ciclo de vida de B1

PREGUNTAS DISPARADORAS EN EL MARCO DEL DESARROLLO DEL PROYECTO

A efectos de alcanzar una perspectiva energética más contextualizada e integrada con la posterior etapa de transformación industrializada en biocombustibles, este proyecto propone analizar desde una visión de

cadena agroenergética la ruta desde la producción de los granos a la de los biocombustibles

Valoración energética desde la producción de cereales y oleaginosas a los biocombustibles

Proyecto

Marco de trabajo

BEP BEI

Cadena agroenergética

Analizar el balance de energía de sistemas agrícolas representativos de la región pampeana en diversos escenarios ambientales y la transformación de su producción primaria en biocombustibles, integrados en una cadena agroenergética

OBJETIVO GENERAL DEL TRABAJO

OBJETIVOS ESPECÍFICOS DEL TRABAJO

OBJETIVOS ESPECÍFICOS DEL TRABAJO

• Obtener respuestas en rendimiento físico diferenciadas de cultivos dominantes de la región pampeana norte, a través de la simulación con modelos ecofisiológicos en escenarios ambientales contrastantes

OBJETIVOS ESPECÍFICOS DEL TRABAJO

• Obtener respuestas en rendimiento físico diferenciadas de cultivos dominantes de la región pampeana norte, a través de la simulación con modelos ecofisiológicos en escenarios ambientales contrastantes

• Elaborar balances energéticos de algunos cultivos de cereales y oleaginosos que se destinan a la obtención de biocombustibles

OBJETIVOS ESPECÍFICOS DEL TRABAJO

• Obtener respuestas en rendimiento físico diferenciadas de cultivos dominantes de la región pampeana norte, a través de la simulación con modelos ecofisiológicos en escenarios ambientales contrastantes

• Elaborar balances energéticos de algunos cultivos de cereales y oleaginosos que se destinan a la obtención de biocombustibles

• Elaborar a escala territorial mapas de aptitud agroecológica para la producción de cultivos destinados a usos bioenergéticos

OBJETIVOS ESPECÍFICOS DEL TRABAJO

• Obtener respuestas en rendimiento físico diferenciadas de cultivos dominantes de la región pampeana norte, a través de la simulación con modelos ecofisiológicos en escenarios ambientales contrastantes

• Elaborar balances energéticos de algunos cultivos de cereales y oleaginosos que se destinan a la obtención de biocombustibles

• Elaborar a escala territorial mapas de aptitud agroecológica para la producción de cultivos destinados a usos bioenergéticos

• Construir cadenas agroenergéticas que permitan valorar la eficiencia global y de los componentes del flujo de energía, partiendo del proceso agroproductivo primario hasta la disposición final del biocombustible

• Empleo de modelos eco-fisiológicos que simulan el comportamiento de los cultivos en diferentes condiciones ambientales y de manejo

• Valoración y cuantificación de costos energéticos de transporte terrestre

• Valoración económica de la utilización de los residuos de cosecha

• Balance energético de la cadena de biodiesel a nivel de cuenca

AVANCES DEL PROYECTOAVANCES DEL PROYECTO

EFECTO DE LA VARIABILIDAD CLIMÁTICA SOBRE LA PRODUCCIÓN DE BIOENERGÍA A PARTIR DE MAIZ (Zea mays, L.)

Resultados

• En los escenarios analizados los años Niña y los planteos con mayores IE presentaron Egresos Energéticos (EE) más variables.

• Los EE fueron significativamente menores en años Niña

• La correlación entre las precipitaciones y los EE fue alta en los años Niña y baja en años Niño

• Los resultados demuestran que la consideración de la variabilidad interanual del clima regional sobre la obtención de materia prima para la cadena bioenergética es relevante para el logro de planteos sustentables

Objetivo: evaluar el impacto del clima (fases Niña, Niño y Neutro) sobre la producción de bioenergía a partir de granos de maíz en diferentes condiciones edafoclimáticas (Argiudol típico, norte de Buenos Aires; Perludert árgico, noroeste de Entre Ríos y Hapludol éntico, norte de Buenos Aires) y de manejo de la fertilidad nitrogenada

ANÁLISIS DE PARÁMETROS ENERGÉTICOS EN LA PRODUCCIÓN DEL CULTIVO DE MAIZ (Zea mays, L.) PARA BIOCOMBUSTIBLE

Objetivo: analizar la variación de los egresos energéticos y la eficiencia en el uso de la energía ingresada como fertilizante nitrogenado en función de diferentes características edafoclimáticas y en escenarios contrastantes de condiciones iniciales de producción de maíz (agua útil y fertilidad nitrogenada)

Resultados

• Los Argiudoles típicos de la serie Pergamino serían sitios menos riesgosos para la obtención de energía en forma de grano, mientras que los Peluderts árgicos de la serie El Sauce serían los más riesgosos. Los Hapludoles énticos de la serie Junín se hallarían en una situación intermedia

• En este trabajo se detectaron diferencias en los parámetros energéticos analizados (EE y relación EE/IE), ya sea entre ambientes edafoclimáticos, híbridos y manejo de la fertilidad nitrogenada que justificarían un análisis más preciso de la información referente a los proyectos de bioenergía en la región productora de maíz

Variable edáfica: series de suelo Peyrano (I – 2) Roldán (I – 2) y Zavalla (VI ws)

DSSAT 4.0 Balance de energía cultivo soja (+ o -)

Energía transporte aceitera (-)

Energía proceso industrial extracción

aceite (-)

Energía obtención biodiesel (-)

Contenido energético biodiesel (+)

Contenido energético glicerina

y cáscaras (+)

VALORACIÓN DE LA EFICIENCIA ENERGÉTICA DE LA PRODUCCIÓN DE BIODIESEL DE SOJA EN SUELOS CON DIFERENTE APTITUD EN EL SUR DE

SANTA FE

Eficiencia energética (Output/input) Condición de humedad Peyrano Roldán Zavalla

Promedio 25 años 1,9 1,7 1,6

Decil más favorable 2,5 2,2 2,2

Decil menos favorable 0,7 0,7 0,6

La calidad del recurso edáfico donde se produce el poroto de soja, junto con las condiciones climáticas puntuales, determinan y condicionan tanto el balance energético como la eficiencia energética de la totalidad de la cadena, pudiendo verificarse situaciones donde la conjunción de factores tornen negativa, en términos energéticos, a la cadena de producción de biodiesel a partir de poroto de soja

Variable edáfica: erosión hídrica (SE, E Leve y E Severa)

DSSAT 4.0 Balance de energía cultivo soja (+ o -)

Energía transporte aceitera (-)

Energía proceso industrial

extracción aceite (-)

Energía obtención biodiesel (-)

Contenido energético biodiesel (+)

Contenido energético glicerina

y cáscaras (+)

EFICIENCIA Y BALANCE ENERGÉTICO DE BIODIESEL DE SOJA EN DIFERENTES CONDICIONES DE DEGRADACIÓN EDÁFICA EN EL SUR DE SANTA FE

Eficiencia energética (Output/input) Condición de humedad Sin erosión Erosión

leveErosión severa

Promedio 25 años 1,90 1,89 1,85

Decil más favorable 2,46 2,45 2,43

Decil menos favorable 0,69 0,67 0,59

En las condiciones generadas en los años menos lluviosos de la serie analizada, la producción de biodiesel a partir de soja resulta ineficiente, siendo proporcionalmente mayor el gasto que la producción energética.

Es destacable la caída de la eficiencia en el caso del suelo afectado por erosión severa y en el decil menos favorable, donde la energía insumida en el proceso de elaboración es casi el doble que la obtenida.

EFICIENCIA ENERGÉTICA DE LA CADENA DEL BIETANOL EN DIFERENTES CONDICIONES AGROAMBIENTALES

Objetivo: integrar la etapa agrícola e industrial para el cálculo de la eficiencia energética de la cadena del bioetanol de maíz en distintos ambientes agroproductivos

• Se empleó el modelo de simulación Fitosim V 5.0 (Cátedra de Edafología FCA-UNL, 2005) para obtener la Energía Producida

• Cultivo: maíz ciclo intermedio

• Dos sitios ambientalmente contrastantes: Sitio A) Quebracho, centro este de Entre Ríos; suelo serie El Puesto - Peludert árgico

Sitio B) Correa, sur de Santa Fe; suelo serie La Querencia - Argiudol ácuico

• Cuatro situaciones ambientales diferentes por restricción en la oferta hídrica (250mm, 350 mm, 450 mm y 550 mm septiembre – febrero)

0

0,2

0,4

0,6

0,8

1

1,2

NF PF F MF

OHC

EE

/IE Sitio A

Sitio B

• En el sitio B el proceso integrado de obtención de bioetanol fue más eficiente ante iguales restricciones hídricas

• Las condiciones NF y PF del sitio A y NF del B, fueron los de menor eficiencia

• Este estudio evidenció diferencias tanto en el balance como en la eficiencia de la cadena integrada de bioetanol, de acuerdo a la condición agroambiental que sostiene la producción de maíz

VALORACIÓN ENERGÉTICA DEL TRANSPORTE TERRESTRE DE LA PRODUCCIÓN DE SOJA EN UN SECTOR DE LA PAMPA HUMEDA,

ARGENTINA

Objetivo: valorar y cuantificar los costos energéticos del transporte terrestre de poroto de soja, realizado por los modos ferroviario y automotor, desde los lugares de producción hasta los centros de consumo y/o exportación ubicados en las proximidades de la ciudad de Rosario

Redes vial y ferroviaria correspondientes a Córdoba y Santa Fe generadas a partir de capas vectorizadas y georreferenciadas proporcionadas por el Instituto Geográfico Nacional

En entorno de trabajo de Sistemas de Información Geográfica (SIG) se procedió a la modelización del sistema de transporte ferroviario y automotor mediante un algoritmo de análisis de comportamiento y funcionamiento de redes (ArcView GIS 3.0 – Network Analyst) (ESRI, 2000) consistente en la cuantificación y posterior selección de la ruta de menor distancia o costo entre múltiples pares de puntos de origen y destino

Longitud media del viaje en ferrocarril

(kilómetros)

Longitud media del viaje en automotor

(kilómetros)

Córdoba 386,96 354,25

Santa Fe 203,27 198,94

Total 291,17 274,03

Energía insumida por el transporte

ferroviario(MJ.kg.BD-1)

Energía insumida por el transporte

automotor(MJ.kg.BD-1)

Córdoba 0,81 2,69

Santa Fe 0,65 1,54

Total 0,74 2,19

Cantidad de energía involucrada en el transporte de materia prima para la producción de biodiesel

VALORACIÓN ECONÓMICA DE LA UTILIZACIÓN DE LOS RESIDUOS DE COSECHA COMO FUENTE BIOENERGÉTICA EN EL SUR DE SANTA FE,

ARGENTINA

Objetivo: valorar económicamente la energía que potencialmente se puede obtener de los rastrojos de los tres cultivos más importantes del sur de la provincia de Santa Fe, los macronutrientes que habría que incorporar para suplantar tal extracción y especular sobre el posible impacto en la calidad de los suelos

Resultados

• La región sur de la provincia de Santa Fe podría aportar energía proveniente de la transformación en biorefinerías de los rastrojos de los cultivos de soja, trigo y maíz, significando ello un muy importante recurso económico. ($ 3.517,1 .106)

• Este beneficio sería sumamente mayor respecto a la potencial inversión destinada a reemplazar los macronutrientes que no se dispondrán como consecuencia del balance negativo de la materia orgánica. ($367,3 .106)

• A pesar de esto, se asume que su extracción pondría en severo riesgo la funcionalidad de los suelos y la sustentabilidad de los agroecosistemas, por lo que aquel beneficio económico resultaría ambientalmente irrelevante.

BALANCE ENERGÉTICO DE LA CADENA DEL BIODIESEL EN UNA CUENCA DE SANTA FE, ARGENTINA

Objetivo: calcular el balance y la eficiencia energética de la cadena del biodiesel, integrando la fase agrícola e industrial, en diferentes unidades paisajísticas de una cuenca del sur de la provincia de Santa Fe

Cuenca del arroyo Ludueña (700 Km2). Unidades paisajísticas homogéneas: suelos, relieve y drenaje

Energía Etapa Agrícola Energía directa (labores, transporte, secado)

(Para cada UP)

Energía indirecta

Producción física de soja

Energía Etapa Industrial

Unidad de Paisaje

Energía Total

Etapa Agrícola

MJ.kg-1 BD

Energía Total

Etapa Industrial

MJ.kg-1 BD

Energía Total

Proceso Integrado

MJ.kg-1 BD

Energía Neta Proceso

Integrado

MJ.kg-1 BD

Eficiencia Energética

1 13,46 12,41 25,87 26,68 1,97

2 9,54 12,41 25,95 30,58 1,72

3 9,17 12,41 21,58 30,95 1,70

4 11,83 12,41 24,24 28,29 1,86

Consumo de energía en las etapas de la cadena del biodiesel, en el total del proceso y eficiencia energética

Energía Neta del Proceso Integrado: Energía obtenida - Energía invertidaEficiencia Energética: Energía obtenida/Energía invertida

CONCLUSIONES GENERALES PRELIMINARES

CONCLUSIONES GENERALES PRELIMINARES

• La eficiencia energética de la cadena productiva de biodiesel y de bioetanol es afectada tanto por condiciones climáticas (régimen de lluvia y oferta hídrica edáfica), como por la capacidad agroecológica del escenario productivo (condición genética del recurso suelo, degradación por erosión hídrica). En algunos casos el proceso integrado resulta ineficiente energéticamente

CONCLUSIONES GENERALES PRELIMINARES

• La eficiencia energética de la cadena productiva de biodiesel y de bioetanol es afectada tanto por condiciones climáticas (régimen de lluvia y oferta hídrica edáfica), como por la capacidad agroecológica del escenario productivo (condición genética del recurso suelo, degradación por erosión hídrica). En algunos casos el proceso integrado resulta ineficiente energéticamente

• El transporte terrestre de la materia prima por medio de ferrocarril incrementa la eficiencia energética de la cadena productiva de biocombustibles, en relación al transporte automotor

CONCLUSIONES GENERALES PRELIMINARES

• La eficiencia energética de la cadena productiva de biodiesel y de bioetanol es afectada tanto por condiciones climáticas (régimen de lluvia y oferta hídrica edáfica), como por la capacidad agroecológica del escenario productivo (condición genética del recurso suelo, degradación por erosión hídrica). En algunos casos el proceso integrado resulta ineficiente energéticamente

• El transporte terrestre de la materia prima por medio de ferrocarril incrementa la eficiencia energética de la cadena productiva de biocombustibles, en relación al transporte automotor

• El empleo de residuos de cosecha como materia prima para la elaboración de biocombustibles resultaría factible económicamente, pero inviable desde la perspectiva ambiental

• Eficiencia energética en la producción integrada de B1

• Potencialidad ambiental territorial para la producción de la materia prima

• Destino de la producción de biodiesel. Ciclo de vida de B1

PREGUNTAS DISPARADORAS EN EL MARCO DEL DESARROLLO DEL PROYECTO

• Eficiencia energética en la producción integrada de B1

• Potencialidad ambiental territorial para la producción de la materia prima

• Destino de la producción de biodiesel. Ciclo de vida de B1

PREGUNTAS DISPARADORAS EN EL MARCO DEL DESARROLLO DEL PROYECTO

• Eficiencia energética en la producción integrada de B1

• Potencialidad ambiental territorial para la producción de la materia prima

• Destino de la producción de biodiesel. Ciclo de vida de B1

PREGUNTAS DISPARADORAS EN EL MARCO DEL DESARROLLO DEL PROYECTO

• Eficiencia energética en la producción integrada de B1

• Potencialidad ambiental territorial para la producción de la materia prima

• Destino de la producción de biodiesel. Ciclo de vida de B1

PREGUNTAS DISPARADORAS EN EL MARCO DEL DESARROLLO DEL PROYECTO

MUCHAS GRACIAS…