Biocombustibles y combustibles convencionales

Dirección deTecnología, Repsol YPF

Real Academia de IngenieríaMadrid 7 marzo 2006

- 2 -

Programas Auto Oil, un cambio sustancial

• A principios de los años 90 se introduce un cambio crucial en la filosofía del proceso legislativo

• Planteamiento global e integrado para seleccionar las soluciones más rentables de cara a obtener un determinado nivel de calidad del aire

• Fabricantes de vehículos, empresas petroleras y la Administración europea trabajan juntos

Calidadaire

CalidadCalidadaireaire

LegislaciónLegislaciónLegislación

Coste/Beneficio

Coste/Coste/BeneficioBeneficioTecnologíaTecnologíaTecnología

- 3 -

Programa Auto Oil Calidad del aire y especificaciones de combustibles

50 max

10 max(2008)

150 maxPpmAzufre

2,7 max2,7 max% m/mOxígeno

1 max1 max% v/vBenceno

35 max42 max% v/vAromáticos

18 max18 max% v/vOlefinas

720 – 775720 –775kg/m3Densidad

20052000UnidadParámetro

180 µg/m3

Valor del percentil 99 en 1 h

50 µg/m3 Media diaria

10 µg/m3 Media anual

10 mg/m3

Valor max. durante 1 h

200 µg/m3

Valor max. durante 1 h

Objetivos de calidad del aire

Ozono troposféricoPartículas (zonas

urbanas)

Benceno (zonas

urbanas)

CO

(zonas urbanas)

NO2

(zonas urbanas)

Contaminante

50 max

10 max (2009)

350 maxppmAzufre

360 max360 maxº CT95

11 max11 max% m/mPAH (di+tri)

820 – 845820 – 845kg/m3Densidad

51 min51 min---Número de cetano

20052000UnidadParámetro

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Los efectos del AUTOOIL. Las emisiones contaminantes producidas por el transporte

0

20

40

60

80

100

120

140

1990 1995 2000 2005 2010 2015 2020

CO NOx PM - diesel VOC Benceno SO2 CO2

Emis

ióne

sde

gas

es

(% re

ferid

os a

niv

el 1

995)

Origen: Comisión Europea

CO2

• CO• NOx

• PM• COV• Benceno• SO2

Las emisiónes de gases de contaminante “locales” se han reducido más de un 98 % desde los 70, y se reducirán aún mas con los futuros desarrollos y mejoras del conjunto “vehículo + combustible”: un aire urbano más limpio

CO2

Sin embargo: las emisiones de CO2 no se reducen (incremento de la movilidad), con grave impacto sobre el cambio climático

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La Disponibilidad y Seguridad del suministro energético (y2)

50.0%55.0%

65.6% 70.2%

0%10%20%30%40%50%60%70%80%

1973 1980 1990 2002

Electricidad Industria TransporteResidencial Otros Pérdidas

Estados Unidos de Norteamérica

23.3%29.9%

42.9%48.1%

0%

10%

20%

30%

40%

50%

60%

1973 1980 1990 2002

Electricidad Industria TransporteResidencial Otros Pérdidas

Unión Europea 15

31.7% 32.7%

49.4% 51.8%

0%

10%

20%

30%

40%

50%

60%

1973 1980 1990 2002

Electricidad Industria TransporteResidencial Otros Pérdidas

España

Una proporción creciente del petróleo se utiliza para el transporte

Casi el 100% de los carburantes de automoción proceden del petróleo

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La Disponibilidad y Seguridad del suministro energético (1..)

Localización de las reservas de petróleo a fin de 2004

10,1120,0Antigua URSS

100,01188,6TOTAL

8,5101,2Centroamérica y Suramérica

5,161,0Norteamérica

9,4112,2África

3,541,1Asia-Pacífico

1,619,2Europa

61,7(22,1)

733,9(262,7)

Oriente Próximo(Arabia Saudí)

Porcentaje(%)

Reservas (millardosde barriles)Zona

19,241,1

61,0101,2 112,2 120,0

733,9

0

100

200

300

400

500

600

700

800

Europa Asia-Pacífico

AméricaN

AméricaC y S

África AntiguaURSS

OrienteMedio

Mill

ardo

s de

bar

riles

62 %

Gas natural 72 %

- Paises pertenecientes a la OPEP: 78% (Organización de Países Exportadores de Petróleo: Arabia Saudí, Argelia, Emiratos Árabes Unidos, Indonesia, Irak, Irán, Kuwait, Libia, Nigeria, Qatar, Venezuela)

- XVIII Congreso Mundial del Petróleo (sept. 2005) Arabia Saudí eleva los cálculos de las reservas de crudo a 464.000 millones de barrilesFuente: BP Statistical Review of World Energy 2005

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¿Cómo se resuelve el problema?

• Bases• Aseguramiento de la disponibilidad energética

• Agotamiento de las reservas de petróleoGarantía de producción hasta el año 2044 (fuente BP)

• Previsible incremento de demanda energética frente a las reservas de crudo

• Recursos convencionales en áreas geopolíticamente inestables• Amenaza medioambiental

• Reducción de emisiones de gases de efecto invernadero• Reducción de emisiones contaminantes

• Consecuencias• Necesidad de incorporar decididamente carburantes alternativos

• No necesariamente, aunque si preferiblemente, renovablesdebido al problema de cambio climático ..o sea BIOCOMBUSTIBLES

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Los biocombustibles hoy: reflexiones iniciales

Hoy los biocombustibles son más caros que los productos petrolíferos en cualquier escenario de precio sostenido del petróleo concebible a efectos de toma de decisión de invertir

Se necesita un marco estable de incentivos fiscales durante el ciclo de vida de las plantas de producción

En consecuencia, los biocombustibles deben ofrecer otros beneficios para la sociedad en relación con los productos del petróleo

Reducción de emisiones globales de CO2 Contribución a la seguridad del suministro energético: reducción de importaciones de petróleo y sus derivados, diversificación de fuentes de energía (Contribución a una agricultura sostenible)

Otros factores deben ser considerados más como “requisitos básicos” que vectores de desarrollo

Calidad del producto comparable a la de los derivados del petróleoCompatibilidad con la infraestructura de distribución de combustibles y con los vehículos existentesBajas emisiones contaminantes de escape

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Implantación de los biocombustibles de hoy

Principales limitaciones

Potencial de reducción deCO2

Reducción de importaciones de petróleo y derivados

Posición de las industrias europeasautomovilística y petrolera

Disponibilidad de materias primas

Compatibilidad con especificaciones actuales de calidad de combustibles

Facilidad técnica de implantación

BiodieselBioetanol-gasolina mezclaBioetanol vía ETBE

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Las emisiones de Gases de efecto invernadero

-200

-100

0

100

200

300

400

0 100 200 300 400 500 600

Total WTW energy (MJ / 100 km)

WTW

GHG

em

issi

ons

(g C

O 2eq

/ 10

0 km

GasolineDiesel fuelLPGCNGCBGEtOH ex SBEtOH ex wheatEtOH ex celluloseEtOH ex sugar caneMTBE/ETBEBio-dieselSyn-diesel ex NGSyn-diesel ex coalSyn-diesel ex woodDME ex NGDME ex coalDME ex wood

Fuente:CONCAWE/EUCAR/JRCFuente:CONCAWE/EUCAR/JRC

- 11 -

Eficiencia energética y CO2: análisis de ciclo de vida

0 50 100 150 200 250

Ethanol (cereal) 2010

Biodiesel (rapeseed)2010

BTL 2010

GHG emissions (base 100 gasoline 2002)Fossil energy consumption (Base 100 gasoline 2002)Total energy consumption (Base 100 gasoline 2002)

11Fuente: JRC/Eucar/Concawe (2005)

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Fomento del uso de carburantes alternativos

En el 2020, la UE quiere que el 23 % de la energía de los combustibles para el transporte por carretera sea

de origen alternativo (1)

2351082020

142572015

7,75---25,752010

2------22005

Total (%)

Hidrógeno(%)

Gas Natural (%)

Biocarburantes(%)Año

(1) COM(2001)547 Comunicación relativa a los combustibles alternativos para el transporte por carretera y a un conjunto de medidas para promover el uso de biocarburantes (noviembre 2001)

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Biocarburantes

5 % vol = 4,6 % energía

5 % vol = 3,3 % energía

Límite especificación(EN228 o EN590 según caso)

5,75 % energía = 6,3 % vol

5,75 % energía = 8,8 % vol

Objetivo 2010

FAME

Etanol

Compuesto

Las especificaciones actuales no permiten cumplir objetivos de biocarburantes

Cálculos realizados con los siguientes valores:

37,126,843,243,5

Poder Calorífico Inferior (MJ/kg)

32,721,235,932,6

Poder Calorífico Inferior (MJ/dm3)

0,880,790,830,75

Densidad (kg/dm3)

FAMEEtanol

GasóleoGasolina

Compuesto

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Disponibilidad limitada de materias primas en la UE

La consecución del objetivo de la Directiva Europea de biocombustibles (5,75% equivalente energético) exige un aumento de la disponibilidad de materias primas agrícolas

Bioetanol para gasolina: 25,5 M t/a cereal (1,5% producción mundial)

Biodiesel para gasoil auto: 36,4 M t/a oleaginosas (10% producción mundial)

Una parte importante de estas materias primas deberán importarseEn 2012 la UE-25 se prevé exporte 15 M t/a de cereal (sin biocombustibles)

* Aunque cambios previsibles en la PAC liberaría más superficie cultivable

La UE ya importa el 50% de sus necesidades de oleaginosas

El impacto en los mercados mundiales de cereales y oleaginosas será significativo

Otros mercados también afectados: alimentación animal, glicerina

Fuente: DGAGRI (CE), Concawe/Eucar/JRC

- 15 -

Balanza comercial de hidrocarburos

Fuente: ERTC 2003: The Outlook for European Refining. WOOD MACKENZIE

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El biodiesel contribuye a reducir las importaciones en la UE

Cifras en millones ton/añoFuente: IEA, Wood Mackenzie, Repsol YPF

-60

-50

-40

-30

-20

-10

0EUROPE-25

EEUU

0

10

20

30

40

50

60 RUSSIA

-140

-120

-100

-80

-60

-40

-20

0

ASIA PACIFIC

0

10

20

30

40

50

60

MIDDLE EAST

0

10

20

30

40

50

60

-60

-50

-40

-30

-20

-10

0

AFRICA

2004 2015

2004 2015

2004 2015

2004 2015

2004 2015

2004 2015

-20

-10

0

10

20

30

40

50

60

CENTRAL AND SOUTH AMERICA

2004 2015

BALANCE NETO DE GASOIL AUTO EN EL MUNDO

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El bioetanol no contribuye a reducir importaciones en la UE como lo hace en EEUU

0

10

20

30

40

50

60

EUROPE-25

EEUU

0

10

20

30

40

50

60

RUSSIA

-50

-40

-30

-20

-10

0

10

ASIA PACIFIC

-40

-30

-20

-10

0

10

20

MIDDLE EAST

-60

-50

-40

-30

-20

-10

0

-60

-50

-40

-30

-20

-10

0

AFRICA

2004 2015 2004 2015

2004 2015

2004 2015

2004 2015

2004 2015

0

10

20

30

40

50

60

CENTRAL AND SOUTH AMERICA

2004 2015

BALANCE NETO DE GASOLINAS EN EL MUNDOCifras en millones ton/añoFuente: IEA, Wood Mackenzie, Repsol YPF

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Costes e incentivos fiscales: el caso del biodiesel

La materia prima es más cara que el producto. La CE estima que el precio de indiferencia del petróleo es de 60 $/B para biodiesel y 90 $/B para bioetanol

El diferencial de precios materia prima - producto es extremadamente volátilLas diferencias de incentivos fiscales pueden ser determinantes

-300

-200

-100

0

100

200

300

400

500

600

700

800

1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005

Excise duty Spain

Excise duty Germany

EN590 diesel oil Rott.

Soybean oil Rott.

Rapeseed Rott.

Sunflowerseed Rott.

$/ton

- 19 -

Biodiesel: la calidad como requisito básico

Aditive (mg/kg)

Oxidation Stability (hr)

0

5

10

15

20

25

30

35

0 500 1000 1500 2000

LIMIT

(62 hr)

40

Rapeseed FAME (C04-0214)

Aditive (mg/kg)

Oxidation Stability (hr)

0

5

10

15

20

25

30

35

0 500 1000 1500 2000

LIMIT

(62 hr)

40

Rapeseed FAME (C04-0214)Antioxid A1Antioxid A1Antioxid A2Antioxid A2Antioxid A3Antioxid A3Antioxid A4Antioxid A4

FAME FAME fromfrom soybeansoybean

FAME (blend rapeseed-sunflower) stability evolution

5,0

5,5

6,0

6,5

7,0

7,5

0 2 4 6 8 10 12Storage Time (Months)

Oxi

datio

n St

abili

ty (h

r)

700 mg/kg antiox. A2 900 mg/kg antiox. A2

LIMIT

FAME (blend rapeseed-sunflower) stability evolution

5,0

5,5

6,0

6,5

7,0

7,5

0 2 4 6 8 10 12Storage Time (Months)

Oxi

datio

n St

abili

ty (h

r)

700 mg/kg antiox. A2 900 mg/kg antiox. A2

LIMIT

Antioxidant A1Sample A: Storage into aluminium bottleSample B: Storage into polietilene bottle (translucent)

2

3

4

5

6

7

8

0 1 2 3 4 5 6

Storage Time (Months)

Oxi

datio

n St

abili

ty (h

r)

LIMIT

2

3

4

5

6

7

8

0 1 2 3 4 5 6

Storage Time (Months)

Oxi

datio

n St

abili

ty (h

r)

LIMIT

La degradabilidad del biodiesel depende de diversos factores:

Tipo de materia prima

Tiempo de almacenamiento

Luz solar

Tipo y dosis de antioxidante

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La siguiente generación de biocombustibles

Tecnologías hoy emergentes de producción de biocombustiblespueden cambiar el panorama acabado de describir si consiguieran reducir sustancialmente los costes de producción…

A partir de materias primas más baratas y abundantes

…sigan ofreciendo otros beneficios a la sociedad en relación a los derivados del petróleo

Reducción de CO2

Reducción de dependencia del petróleo y sus derivados

… y cumplan con los ”requisitos básicos”

Calidad de producto

Compatibilidad con infraestructuras y vehículos existentes

Bajas emisiones contaminantes de escape

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Vías para la siguiente generación de biocombustibles

Aceites y grasas de bajo coste

PURIFICACION

TRANSESTERIFICACION

HIDROGENACION

Esteres metílicos

Bioparafinas de alta calidad como gasoil auto

Materia ligno-celulósica

GASIFICACION

PIROLISIS

PRETR./ HIDRÓLISIS HEMICELULOSA

Gas síntesis (CO + H2)

Ac. pirólisis

SINTESIS FT

Procesos de refino (hidrogenación, cracking)

Gasoil FT

Gasolina y gasoil auto

HYDROCRACKING

• Aceites más baratos• Aceites usados• Grasas animales

Bioetanol

BioetanolHIDROLISIS CELULOSA

FERMENTACION AZUCARES

SEPARACION DE ETANOL

FERMENTACION

• Bagaza, paja, mazorcas• Residuos forestales• Lejías negras ind. papel

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Y existen otros productos posibles no solo biocombustibles

ElectricidadCOMBUSTION

Electricidad

Hidrógeno

Gasoil FT

Amoníaco Urea

DME

Metanol

GASIFICACION

HIDROLISIS

FERMENTACION

Materia ligno-celulósica

Gas síntesis

Etanol

Prod.QuímicosOlefinas Polímeros

Etanol

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Una nueva y complicada estrategia de biocombustibles en la UE

Estrategia de biocombustibles como parte de una estrategia más amplia de fomento de la biomasa

Con elementos de política agrícola teniendo en cuenta las drásticas modificaciones previstas de la actual PAC

Contempla importaciones de materias primas y biocombustibles como parte de programas de colaboración internacional con países en desarrollo

Incentivos económicos en función de los beneficios demostrables que ofrezca cada tipo de biocombustible para promover los biocombustibles de 2ª generación

Posibilidad de hacer obligatorio un % de biocombustibles y modificar el esquema actual de desgravaciones fiscales (certificaciones-créditos )

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Iniciativas de Repsol YPF

BiodieselNº1 europeo en uso de etanol para gasolinas Vía ETBE

150,000 ton/año de bioetanol

La siguiente apuesta para 2010 es el biodiesel Más de 1,000,000 ton/año en España

Hasta 300,000 ton/año en Argentina

Soja ColzaUn programa continuado de I+D

Foco hasta ahora en asegurar las calidad de nuestras mezclas debiocombustibles con derivados del petróleo

Salto cualitativo como líder de una propuesta de programa español de I+D sobre biodiesel:

• 22 millones € 2006-2009, co-financiable con fondos CENIT del CDTI • 15 empresas y 23 centros de I+D participantes