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Red de Revistas Científicas de América Latina y el Caribe, España y Portugal
Rev. Int. Contam. Ambie. 30 (2) 213-227, 2014
FACTORES PREVIOS INVOLUCRADOS EN LA PRODUCCIÓN DE BIOETANOL,
ASPECTOS A CONSIDERAR
Jorge Noel GRACIDA RODRÍGUEZ
1
* y Baruc PÉREZ-DÍAZ
2
1
Facultad de Química, Universidad Autónoma de Querétaro, Cerro de Las Campanas s/n, Querétaro. C. P.
76010, Querétaro, México
2
Departamento de Biotecnología, Universidad Politécnica de Pachuca, Carretera Pachuca-Cd.- Sahagún km
20. Exhacienda de Santa Bárbara. 43830 Hidalgo, México
* Autor responsable; gracidaj@netscape.net
(Recibido agosto 2013, aceptado abril 2014)
Palabras clave: biocombustible, azúcares fermentables, pretratamientos de sustratos, características de
legislaciones
RESUMEN
Este trabajo es una revisión sobre los factores previos involucrados en la producción de
bioetanol. Se enfoca en una primera parte en los sustratos que desde la última década hasta
la fecha se han utilizado para la producción de bioetanol, los pretratamientos que reciben
algunos sustratos para favorecer la liberación de azúcares fermentables presentes en los
mismos, las legislaciones alrededor del bioetanol en algunos países, las características
que debe cumplir este líquido para su utilización como combustible y algunas barreras
que delimitan su producción. Se muestra que la producción de bioetanol es un problema
complejo y que está infuenciado por aspectos sociales, políticos y de índole tecnológico.
Key words: biofuels, fermentable sugars, substrates pretreatments, environmental laws
ABSTRACT
This work is a review oF some previous Factors involved in bioethanol production. The ±rst
part focuses on the substrates that are being used for the production of bioethanol from the
last decade to date, and to pretreatments applied to some substrates to promote the release
of fermentable sugars present in them. Few comments are made about bioethanol produc-
tion legislations in some countries, the required characteristics for its use as liquid fuel and
some barriers that limit their production. It is shown that the production of bioethanol is a
complex problem that is infuenced by social, political and technological aspects.
INTRODUCCIÓN
El constante crecimiento de la población mundial
está ocasionando grandes problemáticas, algunas de
ellas relacionadas con el agotamiento de las fuentes
de energía. Por ejemplo los combustibles fósiles,
productos derivados del petróleo, son una materia
prima que se está agotadando en todo el mundo por
su sobreexplotación; causando un incremento en sus
costos y subproductos (Gutiérrez 2009).
Revisión
J.N. Gracida Rodríguez y B. Pérez-Díaz
214
Dicho fenómeno ha impulsado el desarrollo
de fuentes de energías sustentables, baratas y
amigables con el ambiente, como es el caso de los
biocombustibles (bioetanol, biodiésel, biogás). El
bioetanol junto con el biodiésel, forman los dos
grandes grupos de biocombustibles líquidos en la
actualidad.
El mercado mundial dedicado a la producción de
bioetanol se incrementó alrededor DE 40 % de 2007
a 2012. Estados Unidos y Brasil producen el 19 %
del total mundial.
En México se produjo menos del 0.3 % del total
mundial en 2012. Entre 2006 y 2007 Estados Uni-
dos produjo 6000 millones de galones de bioetanol
(Pérez
et al.
2007) y en 2010, Brasil produjo 6921.54
millones de galones (RFA 2013).
El bioetanol (alcohol etílico o alcohol carburante),
cuya fórmula química es C
2
H
5
OH, se obtiene vía
fermentativa utilizando diversas fuentes, como por
ejemplo la material vegetal. Ésta contiene azúcares
no libres (almidones y celulosa principalmente) que
son fermentados por distintos microorganismos para
la obtención de bioetanol. Algunas de las principales
materias primas para la producción de bioetanol son
maíz, trigo, sorgo, remolacha azucarera, caña de
azúcar, melaza, madera y residuos de podas entre
otros. Sin embargo el uso excesivo y la demanda por
estas materias primas en distintos sectores (alimen-
ticio, ganadero, etc.), ha incentivado la búsqueda de
sustratos alternos, con disponibilidad de azúcares
fermentables que permitan producir el bioproducto
de manera efciente y barata.
Por ejemplo, en México la producción de ener-
gía primaria en el año 2011 fue de más de 9 mil
PetaJoules (PJ) y solo el 7 % provenía de energías
renovables (
Fig. 1
).
Entre las industrias en México que producen
azúcares a partir de caña, se encuentran los ingenios
azucareros; de estos, 18 cuentan con destilería para
la producción de etanol y únicamente lo produ-
cen La Concepción (19 751 m
3
/año), San José de
Abajo (2027 m
3
/año), San Nicolás (4159 m
3
/año),
Constancia (1709 m
3
/año), Puljitic (8640 m
3
/año),
Tamazula (1795 m
3
/año), Calipan (426 m
3
/año) y San
Pedro (196 m
3
/año). Dicha producción se destina a
satisfacer la demanda de bebidas alcohólicas y de la
industria química (Noriega 2009).
La Secretaría de Energía (SENER) tiene identi-
fcados 13 proyectos de investigación para la pro
-
ducción de etanol de segunda generación, utilizando
residuos de podas y de algas, siendo el más relevante
el de la empresa
Blue Fuel
, ubicada en el estado de
Jalisco, dedicada a la producción de etanol anhidro a
partir de agave y sus residuos, la cual alcanza los 9.2
millones de litros mensuales (SENER 2013).
Los sustratos utilizados en la producción de bioe-
tanol son ricos en lignocelulosa, que
es el principal
componente de la pared celular de las plantas. El
material lignocelulósico es de bajo costo y altamente
disponible. Sin embargo, el principal impedimento
para su utilización es la falta de tecnología de bajo
costo para degradar la fracción recalcitrante de la
biomasa. Existen procesos fsicoquímicos para la
obtención de biocombustibles a partir de este tipo de
biomasa, no obstante, el uso de microorganismos que
pueden degradar este material y así obtener azúcares
fermentables es una alternativa viable para llevar a
cabo este proceso.
Anualmente se producen 200 000 millones de
toneladas de lignocelulosa (celulosa, hemicelulosa
y lignina) en todo el mundo (Ragauskas
2006). La
composición y porcentajes de los polímeros varían
de acuerdo con la especie, la edad y la etapa de cre-
cimiento de la planta (Jeffries 1994).
La celulosa, principal componente de la ligno-
celulosa es un polímero de D-glucosa con enlaces
glucosídicos β-1,4 que Forma largas cadenas lineales
(microfbrillas) unidas por Fuerzas de Van der Waals
o por puentes de hidrógeno, lo que da lugar a una
estructura cristalina resistente a la hidrólisis y con
regiones amorfas ideales para la degradación enzi-
mática (Ovando y Waliszewski 2005).
La hemicelulosa es un polímero formado por
heteropolisacáridos (polisacáridos formados por
diferentes monosacáridos) como pentosas (como L-
arabinosa y D-xilosa) y hexosas (como D-manosa,
D-glucosa y D-galactosa) con Formas ramifcadas
3%
85%
1%
7%
4%
Energía producida en México en 2011
Carbón
Hdrocarburos
Energía nuclear
Renovables
Biomasa
Fig. 1.
Representación de la energía producida en México por
los distintos tipos de fuentes
CONSIDERACIONES PARA LA PRODUCCIÓN DE BIOETANOL
215
unidas por enlaces β-1,4 y en algunos casos por
enlaces β-1,3, además de los
ácidos D-glucurónico,
4-O-metilglucurónico y D-galacturónico.
La lignina es un heteropolímero, de estructura
amorfa, ramificada y tridimensional constituida
por alcoholes aromáticos que le brindan rigidez,
impermeabilidad y protección a los polisacáridos
(celulosa y hemicelulosa). Es su estructura la que la
hace resistente a la degradación química y biológica,
característica importante en la selección de fuentes
de carbono para la obtención de bioetanol (Nogués
et al.
2010).
En la naturaleza, la degradación la llevan a cabo
microorganismos a través de sistemas enzimáticos
extracelulares que van rompiendo la celulosa (celu-
lasas) en moléculas más pequeñas, la hemicelulosa,
que a su vez es degradada por las hemicelulasas; por
otra parte, las peroxidasas y las lacasas degradan a la
lignina (Quintanar
et al.
2012). Sin embargo, en el
laboratorio o la industria el sustrato debe someterse a
un tratamiento previo para poder tener fácil acceso a
los azúcares que serán fermentados. Existen diversos
procesos para el tratamiento del material lignoceluló-
sico y se clasifcan por la naturaleza de su Fundamento
en métodos físicos, químicos y biológicos (Sun y
Cheng 2002), ejemplos de los mismos se exponen
en esta revisión.
Además de los sustratos reportados para la
producción de bioetanol, hay que considerar otras
características como su composición, la cantidad
de bioetanol que se obtiene y el microorganismo
fermentador. En la presente revisión se describen
algunos procesos previos a la fermentación de di-
versos sustratos probados y las características más
relevantes de los mismos. Se discuten también con-
sideraciones relacionadas con el retorno económico
de la producción. Por último se mencionan algunos
aspectos de las legislaciones respecto de la produc-
ción de bioetanol.
Hidratos de carbono presentes en los sustratos
Los azúcares, también llamados hidratos de
carbono, pueden clasifcarse por su complejidad es
-
tructural, en donde las unidades más complejas están
formadas por unidades más sencillas.
Monosacáridos
Los monosacáridos son moléculas simples con
una estructura de cadenas carbonadas lineales por lo
regular de 3 a 8 carbonos, también reciben el nom-
bre de polihidroxialdehidos y polihidroxicetonas, el
extremo de su cadena tiene un grupo hidroxilo (OH).
Estos a su vez se pueden clasifcar por la posición de
su grupo aldehído o cetona y la longitud de su cade-
na: las moléculas con un grupo aldehído se conocen
como aldosas y las moléculas con un grupo cetona se
nombran cetosas. Para el largo de cadena se ocupan
prefjos como tri, tetro, pento, etc., los monosacá
-
ridos más comunes en la naturaleza y en alimentos
son las aldopentosas, aldohexosas, cetopentosas y
cetohexosas.
Disacáridos
Son moléculas formadas por dos monosacáridos
unidos mediante un enlace O-glicosídico, entre el
carbono anomérico de un monosacárido y el carbono
no anomérico del otro, con la intervención de una
molécula de agua. Existen también monosacáridos
unidos por dos carbonos anoméricos. Algunos ejem-
plos son la sacarosa (azúcar de mesa formada por una
molécula de glucosa más una molécula de fructosa),
la lactosa (molécula de galactosa más glucosa), pre-
sente en leche, y la maltosa (molécula obtenida de
la hidrólisis del almidón), disacárido presente en la
elaboración de cerveza y whisky.
Oligosacáridos
Es el nombre que se usa para denominar a las ca-
denas de monosacáridos que contienen de unas pocas
unidades hasta varios cientos de estos monómeros
unidos. Están presentes en fuentes naturales, aunque
en mucha menor frecuencia y cantidad que los mono,
di y polisacáridos; condición que no los hace ser de
importancia menor, un ejemplo de oligosacáridos en
la industria son las dextrinas.
Polisacáridos
Son moléculas lineales o ramifcadas con muchos
cientos o miles de monosacáridos, siendo la glucosa
el más importante. Estos azúcares forman parte de la
reserva y estructura fundamental en las plantas, por
ejemplo el almidón, un polisacárido de importancia
industrial. Estas moléculas se pueden clasifcar por su
función, como estructurales o de reserva. Los polisacá-
ridos de reserva, como el almidón que es almacenado
en gránulos, forman hasta el 75 % del cereal o tubér-
culo al que pertenezcan. En tejidos animales el azúcar
que se almacena se llama glucógeno, mayormente
presente en las células musculares. Los dextranos, poli-
sacáridos de reserva producidos por algunas bacterias,
son estructuras constituidas por cadenas ramifcadas
de glucosa, con enlaces α-1-6, y ramifcaciones α-1-3
y α-1-4. Estos polisacáridos son clasifcados como
de reserva; los clasifcados como estructurales son la
celulosa y la hemicelulosa presentes en la composición
de la madera (Quintanar
et al
. 2012).
J.N. Gracida Rodríguez y B. Pérez-Díaz
216
Para la producción de bioetanol los polisacári-
dos de reserva son más fáciles de hidrolizar y de
fermentar.
Pretratamientos para liberar azúcares
Para poder utilizar los azúcares presentes en los
materiales lignocelulósicos es necesario realizar uno
o varios pretratamientos que ayuden a la hidrólisis de
la lignocelulosa. El objetivo de realizar un pretrata-
miento es generar regiones amorfas que sean débiles
ante la hidrólisis (Hu y Wen 2008).
Los pretratamientos varían de acuerdo con la
composición de la materia a hidrolizar, y conforme
su fundamento, ya sea físico, Fsicoquímico, químico
o biológico, los cuales a su vez diFeren en costo y
eFciencia. A continuación se muestran algunos de los
principales pretratamientos usados para la materia
lignocelulósica.
Métodos físicos
Estos consisten en una reducción en el tamaño de
partícula mediante la molienda, exposición a altas
temperaturas, radiación, vapor, secado y humecta-
ción; los principales métodos son:
Pulverizado mecánico o
molienda
: consiste en
triturar el material lignocelulósico hasta reducir
el tamaño de partícula a 0.2-2 mm, exponiendo
la celulosa.
Pirólisis
: se lleva el material lignocelulósico a una
temperatura mayor de 300 ºC, descomponiendo
el material en gases y carbón.
Agua caliente
: se utiliza agua a presión (350-400
psi), a una temperatura de 170-230 ºC, de 1 a 46
minutos.
Métodos fsicoquímicos
Combinan métodos físicos y químicos, se reduce
el tamaño de partícula cambiando su estructura por
medio de métodos químicos; los principales son:
Explosión a vapor
: se utiliza vapor saturado
(160-260 ºC) y presión (0.69-4.85 MPa), por un
tiempo corto (segundos o minutos), y ocurre una
autohidrólisis, en donde el agua produce protones
que interactúan con
el grupo acetilo presente en la
hemicelulosa, produciendo ácido acético (Barroso
2010) y oligómeros (Soderstrom
et al
. 2003).
Las ventajas de este método son que se logra la
hidrólisis casi completa de la hemicelulosa y que hay
poca hidrólisis de lignina. Entre sus desventajas están
la producción de derivados del furano y la generación
de derivados fenólicos (Barroso 2010).
Explosión de fbra con amoniaco
: se utiliza
una solución, la cual al combinarse con el efecto
físico producido por el vapor a alta temperatura,
degrada la estructura lignocelulósica y a la vez,
aumenta la solubilidad de la hemicelulosa. Ade-
más se rompen los enlaces lignina-carbohidrato,
lo que provoca una disminución en la cristali-
nidad de la celulosa y aumento en la porosidad,
lo que a su vez mejora el rendimiento de libera-
ción de monosacáridos durante la hidrólisis. El
material lignocelulósico se trata con amoniaco
con una relación de 1 a 2 kg de amoniaco/kg
de material seco a temperaturas superiores a 90 ºC
por 30 minutos. Se nombra AFEX (por sus siglas
en inglés
Ammonia Fiber Expansion
) si el proceso
es por lotes y FIBEX cuando es en continuo (
Fiber
Expansion
).
En estos métodos ya no se requeriría hidrólisis en-
zimática. Algunas de sus ventajas son la recuperación
y reutilización del amoniaco, que el material tratado
tiene una amplia estabilidad en función del tiempo y
que no se requiere de un tratamiento previo para la
posterior hidrólisis enzimática. Su principal desven-
taja es que el contenido de lignina de la biomasa a
tratar deberá ser menor al 15% para la obtención de
un rendimiento del 90 % (hemicelulosa y celulosa) en
la hidrólisis enzimática, de lo contrario el rendimiento
es menor al 50 % (Barroso 2010).
Explosión con CO
2
:
se trata al material con CO
2
en una relación de 4 kg de CO
2
/kg de material,
a una presión de 5.62 MPa (Sun y Cheng, 2002).
Métodos químicos
Su objetivo es la alteración de la estructura del
material lignocelulósico, especíFcamente en la es
-
tructura de la celulosa, empleando distintos químicos,
como ácidos y bases.
Hidrólisis con ácidos
: el método utiliza ácidos
diluidos a 1-5 % o concentrados a
21-60 %, los
ácidos que más se emplean son:
Ácido sulfúrico (H
2
SO
4
):
es un ácido fuerte que
al calentarse a más de 30 º C desprende vapores
y por encima de 200 ºC emite trióxido de azufre,
cuando esta frío reacciona con metales y al estar
caliente su reactividad aumenta; tiene aFnidad
por el agua, razón por la que extrae el agua de las
CONSIDERACIONES PARA LA PRODUCCIÓN DE BIOETANOL
217
materias orgánicas, carbonizándolas (Angiolani
1960). Se ha utilizado en el pretratamiento de
Pennisetum
sp
.
(pasto gigante)
,
donde se emple
ó
a
un 2 % (p/p) a 190 ºC (Mateus 2001).
Ácido clorhídrico (HCl):
En solución acuosa
también llamado ácido muriático, de color ama-
rillo (causado por elementos traza como hierro,
cloro o materia orgánica), se utiliza en la hidróli-
sis de almidón y proteínas, y como catalizador y
disolvente en síntesis orgánicas (UNAM 2013).
Ácido nítrico (HNO
3
):
líquido incoloro o ama-
rillo pálido, utilizado en la síntesis de colorantes,
fertilizantes, Fbras, plásticos y explosivos, en
contacto con el agua genera calor; cuando actúa
sobre el material lignocelulósico, modiFca su
estructura y se obtienen azúcares solubles en el
agua (UNAM 2013).
Los procesos mencionados se llevan a cabo regu-
larmente a temperaturas entre 120-160 ºC para ácidos
diluidos y 170-190 ºC para ácidos concentrados, con
una presión de 1 MPa (Rodríguez
et al.
2004).
Hidrólisis alcalina
: el tratamiento se realiza con
químicos básicos diluidos, se produce un hincha-
miento del material separando las uniones de la
lignina, la eFciencia del tratamiento depende de
la cantidad de lignina contenida en el material, la
base más usada es el hidróxido de sodio (NaOH),
también llamada sosa cáustica. Es un sólido de
color blanco, higroscópico, utilizado en la fabrica-
ción de papel, algodón, prendas textiles y jabones
(Acosta 2008). El material lignocelulósico se
trata por un periodo de 24 h, a una temperatura
de 60 ºC (Sung y Cheng 2002). Se ha utilizado
en la obtención de azúcares de aserrín de pino al
8 % (p/v), y a
una temperatura de 120 ºC (López
et al.
2007).
Ozonólisis
: es un método de ruptura por medio
de ozono (O
3
), comúnmente usado para preparar
cetonas y aldehídos en la industria química, tam-
bién se utiliza en la determinación de alquenos; el
método consiste en la adición de
ozono al material
lignocelulósico, se agrega a una temperatura de
4 ºC a una concentración 10 % (p/v) (Silverstein
et al.
2007), lo que provoca la degradación de la
hemicelulosa y la lignina (Ben-Ghedalia y Miron
1981).
Solventes orgánicos
: se ocupan metanol y ace-
tona, combinados con ácidos al 1 %, H
2
SO
4
y
HCl, o sustancias alcalinas como el NaOH, que
funcionan como catalizadores; los solventes se
remueven para evitar la inhibición de los microor-
ganismos (Lynd
et al
. 2002). Por ejemplo en el
tratamiento de residuos de hojas y cogollos de la
cosecha de caña de azúcar se realiza un proceso
de desligniFcación por solventes orgánicos a una
temperatura de 150 ºC por 2 h; en una porción
sólido/líquido de 1:8 (p/v), constituido por una
fase líquida de 45 % de etanol, usando como ca-
talizador NaOH al 3 %; para después ser lavado
con agua por 15 minutos (Mutis 2009).
Métodos biológicos
Los métodos biológicos consisten en cultivar
organismos sobre el material lignocelulósico, los
principales organismos utilizados son hongos y
algunas bacterias:
Phanerochaete chrysosporium,
Polyporus brumalis, Polyporus versicolor, Trame
-
tes
sp
., Poria
sp
., Nocardia
sp
., Streptomycetes
sp
.,
Pseudomonas
sp
.
y
Flavobacterium
sp. (Ortiz 2008).
Existen preparados enzimáticos para degradar el
material lignocelulósico especíFcamente a celulosa
y hemicelulosa.
Viscozyme
: es un complejo multienzimático,
en forma líquida, de β-glucosidasa, arabinasa,
celulasa y xilanasa generadas por
Aspergillus
aculeatus
con una actividad enzimática de 100
UβG/g (unidades de β-glucosidasa por gramo).
Cellubrix L
: es una suspensión de las enzimas
celulasa y celobiasa generadas por
Trichoderma
longibrachatum
y
Aspergillus niger,
fermentadas
por separado.
Pulpzyme HC
: es un
líquido producido por una
cepa genéticamente modiFcada (GM) de
Bacillus
sp. con una actividad catalítica de 1000 UX/g
(unidades de actividad xilanolítica por gramo).
Novozyme
: preparación producida por una cepa
GM de
Aspergillus sp
. contiene una endogluca-
nasa con una actividad catalítica de 5000 UEG/g
(unidades de endoglucanasa por gramo).
Celluclast
: celulasas producidas por
Trichoderma
reesei
con una actividad enzimática de 700 UCG/g
(unidades de actividad celulolítica por gramo)
(Hernández
et al.
2009).
En la industria el preparado enzimático más uti-
lizado es Celluclast ® en su presentación de 1.5 L
(Triana 2010), debido a las facilidades que presenta
en cuanto precio y adquisición. Sin embargo necesita
condiciones especíFcas para la producción de glu
-
cosa, tales como un pH constante. Los compuestos
como furfural, hidroximetilfurfural (HMF) y ácido
acético pueden afectar la hidrólisis enzimática (Beck
1990), por lo que se debe mezclar una solución
J.N. Gracida Rodríguez y B. Pérez-Díaz
218
amortiguadora y un agente inhibidor (opcional), este
último para eliminar algunos microorganismos
que
puedan afectar la hidrólisis; el tiempo de residencia
puede ser desde 72 hasta 160 h (Saha y Cotta 2008).
Generalmente se utilizan hidrolasas en el trata-
miento del material lignocelulósico como las xilana-
sas; oxireductasas como las peroxidasas ligninolíticas
y lacasas que al combinarse con compuestos sintéti-
cos, como el 2,2’-azinobis (3-etilbenzotiazolin-6-sul-
fonato) (ABTS) y el 1-hidroxibenzotriazol (HBT),
aumentan la degradación de la lignina (sistema
mediador por lacasa) (Bourbonnais y Paice 1996).
Inhibidores
En la producción de bioetanol, los principales
inhibidores son compuestos como el furfural, el HMF
y el ácido acético (Taherzadeh y Karimi 2007), que
son utilizados durante el pretratamiento del material
lignocelulósico. Esto ha llevado a la búsqueda y
empleo de microorganismos, los cuales, además de
producir bioetanol con altos rendimientos son resis-
tentes a los inhibidores presentes en los hidrolizados
(Zaldivar
et al.
1999).
El efecto de estos compuestos sobre el proceso
de fermentación se relaciona con el decremento de la
velocidad de crecimiento del o los microorganismos,
así como con el rendimiento de masa celular en re-
lación con el ATP (Palmqvist
et al.
1999) y también
con el rendimiento volumétrico. Para contrarrestar
el efecto de estos compuestos se ha optado por pro-
cesos de destoxifcación, donde se emplean resinas
de intercambio iónico (Horváth
et al.
2004), carbón
activado, enzimas (lacasas) (Jönsson
et al.
1998) o
se agrega cal (Fernández
et al.
2009).
El HMF así como el ±ur±ural, a±ectan la fsiolo
-
gía microbiana, sus efectos radican directamente en
un daño al ADN de la célula y en la inhibición de
enzimas de la ruta metabólica de glucólisis (Ask
et
al.
2013), también inhiben a la deshidrogenasa del
alcohol (Palmqvist
et al.
1999); esto afecta el creci-
miento de la célula y por lo tanto la producción de
bioetanol. Se ha demostrado que estos compuestos
afectan el sistema redox de xilosa llevado a cabo
por levaduras como
S. cerevisiae
(Ask
et al.
2013).
Algunas consideraciones sobre la legislación para
el bioetanol
Las legislaciones acerca de la síntesis de bioetanol
y su empleo como biocombustible se aplican a partir
del año 2004, cuando los fabricantes de automóviles
de diversos países plantearon algunas especifcacio
-
nes en un documento denominado
Ethanol guidelines
from the Worldwide Fuel Charter Committe.
En dicha guía se habla sobre el uso del bioetanol
como combustible en sus diversas combinaciones o
porciones como la E85 usada en Estados Unidos y
Europa y la E100 utilizada en Brasil; en México su
uso se limita a la utilización del bioetanol E6.
En países como los Estados Unidos se han im-
plementado las Normas para Combustibles Fósiles
(RFS,
Renewable Fuel Standard
), con lo que se
busca incrementar la utilización del bioetanol como
combustible. La American Society for Testing and
Materials (ASTM) establece dos normas: la D4806 y
la D5798, las cuales consideran que las mezclas E85
y E15 deben contener 85 y 15 % de gasolina respec-
tivamente, el resto debe ser etanol (SENER 2013).
En otros países como Argentina, Colombia,
Honduras, Paraguay, Perú, República Dominicana y
Uruguay existen normativas que atienden lo relevante
en cuanto a biocombustibles, incluyendo el bioetanol.
En Argentina es el Régimen de Regulación y Promo-
ción y Uso Sustentables de Biocombustibles; en Co-
lombia la Ley 939 de diciembre de 2004; en Honduras
se propuso el Decreto No. 144-2007; Paraguay aplica
la Ley No. 2748 de Fomento de los Biocombustibles;
Perú se rige por la Ley de Promoción del Mercado de
Biocombustibles; en República Dominicana se sigue
la Ley No. 57-07 sobre el Incentivo al Desarrollo de
Fuentes Renovables de Energía y de sus Regímenes
Especiales, y por último, en Uruguay la Ley de
Agrocombustibles.
El objetivo de las normas es el de incentivar el
desarrollo de energías renovables por medio del apo-
yo y promoción que otorga el gobierno; las cuales
junto con el apoyo de instituciones u organismos
reguladores, vigilan el cumplimiento de las mismas.
En Argentina, por ejemplo, existe la Comisión Na-
cional Asesora, organismo encargado de verifcar el
cumplimiento de la normativa, lo mismo sucede en
Colombia con el Ministerio de Agricultura y Desa-
rrollo; en Honduras, la Secretar
í
a de Estado en los
Despachos de Industria y Comercio y la Secretar
í
a
de Agricultura y Ganadería; en Perú, la Comisión
Técnica; en Paraguay, el Ministerio de Industria y
Comercio y el Ministerio de Agricultura y Ganadería;
en la Republica Dominicana, la Comisión Nacional
de Energía y su Organismo Asesor. Los organismos
competentes en cada país son los encargados de
realizar sanciones si no cumple con lo acordado, las
cuales pueden ir desde una multa hasta la revocación
total. Uruguay, Perú y Colombia no sancionan en
caso de incumplimiento (Camara de Diputados, LX
legislatura 2009).
En la unión Europea, Francia es el mayor produc-
tor de bioetanol y las especifcaciones para su uso
CONSIDERACIONES PARA LA PRODUCCIÓN DE BIOETANOL
219
como combustible se explican en la norma EN15376
(Automotive Fuels Ethanol as a Blending Component
For Petrol Requirements and Test Methods
)
así como
en las siguientes directivas:
a) Directiva 2003/17/CE: 3 de marzo de 2003, cali-
dad del gasóleo y la gasolina.
b) Directiva 2003/30/CE: 8 de mayo de 2003, uso
de biocarburantes para los transportes del país.
c) Directiva 2003/96/CE: 27 de octubre de 2003, da
reducciones de tipo fscal al uso de los biocarbu
-
rantes.
Estas se complementan con el “Libro Blanco para
una Estrategia y un plan de Acción Comunitarios
COM” el cual habla sobre las fuentes de energía
renovables.
España espera para 2020 que el 12 %
del total
de la energía del país provenga de biocombustibles
por lo que ha puesto en marcha la Disposición Adi-
cional Decimosexta de la ley 34/1998 del Sector de
Hidrocarburos que se enfoca en incrementar el uso de
biocarburantes, así como las siguientes normativas:
a) Ley 38/1992: impuestos aplicables a los biocom-
bustibles
b) Real Decreto 1165/1995: impuestos especiales
c) Ley 40/1995: modifcaciones a la ley 38/1992,
exenciones en proyectos a escala piloto que es-
tuvieran relacionados con biocarburantes.
d) Ley 34/1998: defnición legal de biocombustibles.
e) Real Decreto-Ley 6/2000: impone al Gobierno
fomentar la utilización de los biocombustibles,
garantizando la calidad en los productos que son
comercializados y crea la Comisión para el estu-
dio del uso de los biocombustibles.
f) Real Decreto 1700/2003: especificaciones a
biocarburantes y combustibles como gasolinas,
gasóleos, fuelóleos y gases licuados del petróleo.
Ley 22/2005: que en su segundo artículo altera la
Ley 38/1992 de Impuestos Especiales, aplicando
tarifas a cada biocarburante; dentro de la primera
se encuentran el bioetanol y el biometanol junto
con el biodiésel, cada uno con una tarifa de cero
euros por mil litros hasta el 31 de diciembre de
2012.
g) Real Decreto 61/2006: regulación en el uso de
algunos biocarburantes, especifcaciones para
gasolinas y gasóleo de automoción, utilización de
bioetanol en adición directa a la gasolina en un
máximo de 5 %.
Real Decreto Legislativo 4/2004:
Fija una deducción del 10 % en inversiones para
instalaciones y equipos con el objetivo de utilizar
productos agrícolas, forestales o aceites, para la
producción de biocarburantes como bioetanol o
biodiésel.
h) Real Decreto 1777/2004, 30 de julio, Aprobación
del Reglamento del Impuesto sobre Sociedades.
En 1904, Brasil organizó el primer Congreso Na-
cional sobre Aplicaciones Industriales del Alcohol y
se planteó el uso del bioetanol como combustible. Sin
embargo no fue sino hasta 1975 cuando el
Proálcool
,
Programa Brasileño de Alcohol, propuesto por el
gobierno estableció con carácter obligatorio el uso
del
biocombustible en una fracción de 5 %. Los pará-
metros y valores que debe cumplir el biocombustible
están escritos en la resolución ANP 36/2005 (Agência
Nacional de Petróleo, Gás Natural e Biocombustí-
veis); resolución fundamentada en las metodologías
propuestas por la Asociación Brasileña de Normas
Técnicas y Metodologías (SENER 2013).
En México, el bioetanol que se usa para oxigenar
las gasolinas o sustituir la gasolina en ciertas porcio-
nes, sigue la NOM-086-Semarnat-Sener-SCFI-2005
(especifcaciones de los combustibles Fósiles para
protección ambiental), y menciona que las gasolinas
que se utilizan en el país deben tener el 2.7 % de
oxígeno en su peso. PEMEX optó por utilizar ter-
amil metil éter (TAME) y metil terbutil éter (MTBE),
dejando a las gasolinas con un octanaje mínimo
de 87 en el caso de la gasolina Magna y 92 para la
Premium. Se refere también al límite permitido en
el contenido de azufre (830-80 ppm) en gasolinas y
biodiésel, lo que originó la producción de gasolinas
ultra bajas en azufre (UBA), a partir de 2009. To-
mando en cuenta los requerimientos de la norma se
planteó un panorama para el año 2010, en donde se
pretendía sustituir a los éteres MTBE y TAME por el
etanol al 5.7 % en el 44 % de las gasolinas utilizadas
en el país o lograr implementar 10 % de etanol en las
gasolinas (Becerra 2010).
En México la mayor parte de la producción de
bioetanol parte de la caña de azúcar, por lo que el
gobierno puso en marcha la ley de Desarrollo Susten-
table de la Caña de Azúcar en el año 2005. En ésta los
artículos 107 y 108 mencionan a los bioenergéticos;
el primero establece que el Centro de Investigación
Científca y Tecnología de la Caña de Azúcar (CICT
-
CAÑA) impulsará al etanol para que sea empleado
como carburante y oxigenante de gasolinas, utili-
zando las mieles y bagazos de la caña; esto a través
de proyectos y estudios agroenergéticos propuestos
ante un Comité Nacional. El segundo se encarga de
gestionar la inversión para biocombustibles ante la
Comisión Intersecretarial.
J.N. Gracida Rodríguez y B. Pérez-Díaz
220
En 2007 se implementó el Programa Nacional de
la Agroindustria de la Caña de Azúcar (PRONAC),
donde se propone a los bioenergéticos como una al-
ternativa para disminuir la afectación del ambiente;
el apartado 2.21 estimula la producción de biocom-
bustibles y cogeneración de energía eléctrica a través
de acciones como la producción adicional de caña
de azúcar a más de 6 millones de toneladas (CIECO
2008). De acuerdo con el Banco Mundial hasta 2008
México enfocaba su potencial energético en tres
tipos de biomasa, las denominadas “de madera”,
los agrocombustibles y los subproductos de origen
municipal (
Fig. 2
).
En junio de 2011, la Comisión Intersecretarial
para el Desarrollo de los Bioenergéticos, junto con
Petróleos Mexicanos, determinaron la compra de
bioetanol para los próximos cinco años (
Cuadro I
).
Existen organizaciones encargadas de fomentar y
guiar el desarrollo de biocombustibles. Por ejemplo
la Convención de las Naciones Unidas Sobre el Cam-
bio Climático (CMNUCC), que en 1997 incorporó
medidas energéticas dentro del Protocolo de Kyoto,
programa que busca la disminución de la contamina-
ción a nivel mundial, especialmente la disminución
en la concentración de los gases de efecto inverna-
dero. También la Organización Latinoamericana de
Energía (OLADE), que en 1972 pidió a los miembros
que la integraban sumar esfuerzos para explorar,
desarrollar, fomentar y legislar el uso de los recursos
naturales para la producción de energía (Camara de
Diputados, LX legislatura, 2009).
El perfl de México en la utilización de energías
renovables hasta 2010 se reduce a un 14 %, ener-
gía obtenida a través de la energía hidroeléctrica
y proyectos de energía geotérmica, eólica y solar
(SENER 2013). Con lo anterior y de llegar a una
cultura en el empleo de combustibles alternos como
el bioetanol, en México el escenario adecuado para su
introducción es el sector de transporte, donde el gasto
energético es representado por un 19 % del total de la
energía mundial y por otro lado este sector representa
casi la cuarta parte de las emisiones de CO
2
(IEA
2009). Para México este gasto representa el 47.6 %
de la energía del país y el 38 % de las emisiones de
CO
2
(SENER 2013).
Tomando en cuenta que la producción mundial de
bioetanol en 2008 fue de 65 614 millones de litros
(RFA 2013), y que México se considera el sexto pro-
ductor de caña de azúcar a nivel mundial (SAGARPA
2012), se muestra una oportunidad para la producción
de bioetanol a partir de este sector productivo, que
en el periodo 2008-2009 procesó 42.5 millones de
toneladas de caña de azúcar (UNC 2008).
El empleo de bioetanol como combustible para el
sector del transporte en México es un escenario posi-
ble, idea apoyada por algunos autores (Johnson
et al.
2009, García y Manzini 2011). Con el uso de 2.9 mi-
llones de hectáreas para siembra de caña de azúcar
se evitaría la disputa energía versus alimentos por
el uso del cultivo. Se puede obtener un pronóstico a
20 años en el cual se visualiza que México necesi-
taría cerca de 100 plantas de producción con 29 000
hectáreas sembradas cada una, de las cuales se re-
quiere un gasto energético de 1.83 m
3
de agua/ton
de caña de azúcar (Moreira 2007), equivalente a
4.6 L
agua
/L
combustible
(Wu
et al.
2009). Los factores
anteriores junto con gastos de estructura y operación
generarían una inversión de 2478 millones de dóla-
res, de los cuales 10 % sería necesario para investi-
gación. Respecto a la contaminación, se lograría una
reducción de emisiones de CO
2
, con una relación de
57.52 kg de CO
2
/GJ, cifra menor a la de un esce-
nario actual con un 78.7 kg de CO
2
/GJ (García y
Manzini 2011).
SP
1%
SOM
1%
SF
2%
Potencial bioenergético
Combustible de
madera
Agrocombustible
Subproductos de
origen municipal
BN
42%
PF
10%
SA-I
SA
9%
15%
CE
20%
SA-I
Fig. 2.
Potencial energético de México (BN: Bosques Naturales;
PF: Plantaciones Forestales; SP: Subproductos Pecuarios;
CE: Cultivos Energéticos; SA: Subproductos Agrícolas;
SA-I: Subproductos Agrícolas Agroindustriales y SOM:
Subproductos de Origen Municipal (CIECO, Centro de
Investigaciones en Ecosistemas, 2008)
CUADRO I.
PANORAMA DE LA DEMANDA DE BIOETA-
NOL EN MÉXICO
Año
Millones de litros por año
Mínimo-Máximo
2012
50-100
2013
75-150
2014
85-175
2015
100-200
2016
115-230
Total
425-855
CONSIDERACIONES PARA LA PRODUCCIÓN DE BIOETANOL
221
Desde el punto de vista de la sustentabilidad, para
poder proponer el uso de algún cultivo para gene-
ración de energía limpia, se necesita de un análisis
enfocado a la situación en la que se vive. Algunos de
los principales criterios para este análisis son:
La conservación y uso efciente de los recursos
naturales como el suelo y el agua.
Analizar la productividad del sistema de cultivo.
Rentabilidad de la producción obtenida por el
cultivo.
El posible empleo de los residuos de la cosecha
en el proceso productivo.
Efciencia.
El empleo de subproductos.
Cumplir con las normativas por lo general de
índole ambiental.
De igual manera, en el análisis de sustentabili-
dad, no se deben pasar por alto los gastos energé-
ticos necesarios para la explotación de la fuente de
energía y la cantidad de energía que se puede pro-
ducir por la misma, parámetro que es representado
por la tasa de retorno energético (
EROI
, por sus
siglas en inglés
energy return on investment
). Para
el grupo de energías verdes a las que pertenece el
bioetanol, se calcula que esta tasa tiene un índice
alrededor de 1, si bien el valor no es muy alto, resul-
tados recientes indican que el valor es propenso de
alcanzar un índice de 5.2 (Schmer
et al.
2008). En
particular para el etanol se estima una EROI actual
entre 0.7 y 1.7 mientras que para el maíz de 0.8 a
1.8, aunque la potencialidad de estas tecnologías
logrará un máximo estimado de 5.4, aunado al valor
decreciente de EROI para los combustibles fósiles.
El incremento en el valor de EROI se podrá lograr
si se optimizan procesos y aprovechan todos los
residuos para generación de vapor de agua con la
quema de residuos y la subsecuente generación de
energía eléctrica (Hall
et al.
2014).
Un ejemplo que apoya claramente el aumento
del índice EROI para las energías verdes es el ex-
puesto por la FAO (por sus siglas en inglés Food
and Agriculture Organization), donde se presenta lo
sucedido en Cuba, que desde 1991 emplea el bagazo
de caña para la generación de energía. Este proceso
se lleva a cabo cuando se está realizando la cocción
de la caña de azúcar, en donde se produce vapor para
impulsar generadores. En la actualidad Cuba produce
5.2 millones de toneladas de combustible al año, de
las cuales 4.2 millones se utilizan para la generación
de energía térmica para el proceso azucarero y para
la generación de 17.5 kW/h por tonelada de caña
molida, cifra que es menor a otras reportadas (Pippo
et al
. 2007).
Propiedades del bioetanol como carburante
Para que el bioetanol sea empleado como carbu-
rante en combinación o solo, debe de cubrir ciertas
propiedades, Físicas y químicas, con el fn de asegu
-
rar su calidad; en el
cuadro II
se presentan algunas
características y especifcaciones, y las propiedades
que se deben tener en cuenta según la Organización
de las Naciones Unidas (ONU) son:
CUADRO II.
CARACTERÍSTICAS Y ESPECIFICACIONES DE LA ASTM Y ABNT/NBR, QUE DEBE
CUMPLIR EL BIOETANOL PARA SU USO COMO COMBUSTIBLE
Características
Unidades
Método
Especifcación
ASTM*
ABNT/NBR**
Aspecto
-
Visual
-
Limpio y sin impurezas
Color
-
Visual
-
Incoloro
Acidez total (ácido acético)
mg/L
D 1613
9866
30 máx.
Conductividad eléctrica
µs/m
D 1125
10547
500 máx.
Masa especí
fca a 20ºC
kg/m
3
D 4052
5992
791.5 máx.
Grado alcohólico
ºINPM
--
5992
99.3 min.
Grado de hidrocarburos
%vol
D 512
13993
3 máx.
Ion cloruro
mg/kg
D 5501
10894/10895
1.1
Grado de etanol
%vol
-
-
99.3 min.
Ion sulfato
mg/kg
-
10894/12120
4.3 máx.
Hierro
mg/kg
-
113331
5.5 máx.
Sodio
mg/kg
-
10422
2.2 máx.
Cobre
mg/kg
-
10893
0.07 máx.
* ASTM Internacional
** Associaciâo Brasileira de Normas Técnicas
J.N. Gracida Rodríguez y B. Pérez-Díaz
222
Acidez total: indica la corrosividad del bioetanol,
toma en cuenta el material del cual está hecho el
motor del automóvil que lo utilizará.
Conductividad eléctrica: cantidad de iones presen-
tes en el bioetanol, mientras más iones contenga, su
conductividad es mayor y su poder corrosivo en el
sistema de distribución del combustible aumenta.
Aspecto y color: El color permite la identifcación
de impurezas en el líquido, las cuales pueden
causar problemas en fltros, depósitos e inyecto
-
res de los automóviles; el color también indica el
empobrecimiento del combustible, causado por
la oxidación de aldehídos y alcoholes.
Grado alcohólico: muestra la pureza del bioeta-
nol, al evaluar el grado de agua soluble y de alta
densidad presente en el biocombustible.
Masa específca: equivalente a la densidad del
biocombustible, indica de forma indirecta la pro-
porción presente de alcohol y agua, si la densidad
presenta es baja señala la presencia de metanol y
aldehídos, si el valor es alto, la cantidad de agua
en el biocombustible es considerable; la conse-
cuencia son las emisiones de gases al ambiente.
Este parámetro sirve como guía en el diseño y
distribución del combustible en los motores.
Grado de etanol: muestra la presencia de otros
alcoholes en el biocombustible.
Grado de hidrocarburos: indica la cantidad de
compuestos orgánicos no oxigenados que conta-
minen el biocombustible.
Grado de iones cloruro, sulfato, hierro y sodio:
Se relacionan con el poder de corrosión del bio-
combustible.
Contenido de etanol y contenido de alcohol su-
perior: estas características demuestran el grado
de contaminación en el bioetanol, cuantifca el
contenido de metanol y alcoholes superiores
(SENER 2013).
Especifcaciones del bioetanol como carburante
Las diferentes propiedades del bioetanol, ya sean
cualitativas o cuantitativas, son monitoreadas y com-
paradas con un estándar para su aprobación como com-
bustible. El estándar se apoya en dos metodologías:
ASTM
ASTM D 512: cloruro en agua.
ASTM D 1125: conductividad eléctrica y resis-
tividad del agua.
ASTM D 1613: acidez en solventes volátiles e
intermediarios químicos usados en pintura, barniz,
laca y productos relacionados.
ASTM D 4052: densidad relativa de los líquidos.
ASTM D 5501: determinación del contenido de
etanol.
Las Normas Brasileñas
(NBR) de la Asociación
Brasileña
de Normas Técnicas (ABNT), al igual que
las metodologías ASTM, son un conjunto de ensayos
que determinan las propiedades del bioetanol como
combustible:
NBR 5992: determinación de la masa específca
y del grado alcohólico del alcohol etílico y sus
mezclas con agua.
NBR 9866: verifcación de la alcalinidad y deter
-
minación de la acidez total.
NBR 10422: determinación del grado de sodio.
NBR 10547: determinación de la conductividad
eléctrica.
NBR 10893: determinación del grado de cobre.
NBR 10894: determinación de iones cloruro y
sulfato.
NBR 10895: determinación del grado de ion
cloruro.
NBR 11331: determinación del grado hierro.
NBR 13993: determinación del grado de hidro-
carburos (Duarte 2006).
Los resultados se comparan con el siguiente
estándar.
De acuerdo con la Unión Europea, hasta 2010 el
estándar incluye los siguientes parámetros:
EN 15721: contenido de metanol por cromato-
grafía gaseosa.
EN 15721: contenido de etanol por cromatografía
gaseosa.
EN 15721: contenido de alcoholes por cromato-
grafía gaseosa.
EN 15489: contenido de agua por el ensayo Karl
Fisher, titulación coulométrica.
EN 15491: acidez total por titulación acido-base
con indicador de fenolftaleína.
EN 15488: contenido de cobre por medio de ab-
sorción atómica u horno de grafto.
EN 15484: contenido de cloruro a través de titu-
lación potenciométrica.
EN 15492: contenido de cloruro por medio de
cromatografía de iones.
EN 15486: contenido de azuFre por ±uorescencia
UV <20ppm.
EN 15485: contenido de azuFre por ±uorescencia
de rayos X.
EN 15492: contenido de sulfato por medio de
cromatografía de iones.
CONSIDERACIONES PARA LA PRODUCCIÓN DE BIOETANOL
223
Además de lo mencionado y con nuevas incorpo-
raciones por ejemplo, la ASTM D4814; las especif
-
caciones se muestran en el
Cuadro III
.
Barreras para la producción de bioetanol
La producción de bioetanol se enfrenta a proble-
mas de índole técnico, transporte, almacenamiento
y distribución, por ejemplo:
La afnidad que presenta el bioetanol con el agua.
La capacidad de decoloración y disolvente del
bioetanol.
Su capacidad de corrosión.
Su volatilidad.
Que no es compatible con algunos materiales.
Es propenso a contaminación cruzada
Otros problemas que hay enfrentar son los costos
de la materia prima, la desinformación que existe en
cuanto a biocombustibles, por ejemplo:
Costos relacionados con la logística.
Costos de producción.
Actividades fscales.
Inadaptación de las normativas.
Falta de especifcaciones en el área técnica.
Poca colaboración por parte de las industrias
automotrices.
Sobresalen las barreras políticas y la falta de
normatividad. Por ejemplo, los impuestos deter-
minan la rentabilidad de los proyectos dedicados a
la producción de biocombustibles y los colocan en
función del precio del petróleo. A pesar de que en
la legislación fscal se contempla al bioetanol con
una tasa provisional de 0 %, el incremento a largo
plazo en los precios es un riesgo latente. Además, las
limitaciones en presupuestos junto con los aranceles
y barreras comerciales limitan su distribución.
Las barreras culturales y sociales, consecuencia
de la falta de conciencia social respecto al uso de
energías fósiles, truncan el desarrollo de estrategias
para comercializar a los biocombustibles.
La producción de materias primas para la
generación energéticos se comparte con otras in-
dustrias, además los residuos no se utilizan y son
ellos los que pueden emplearse para tal fn. En la
Unión Europea se busca implementar el “Plan de
Acción sobre Biomasa”, el cual propone utilizar
“certifcados verdes” para los cultivos destinados
a la producción de energía (biocultivos), con el fn
de exportar e importar el biocombustible siempre
CUADRO III.
ESPECIFICACIONES DEL BIOETANOL COMO CARBURANTE
Característica
Unidades
Metodologías y especifcaciones
ASTM
ANP
EN
Aspecto
-
Limpio y claro
Limpio y ausente de impurezas
Limpio y claro
Color
-
Pigmento permitido
Pigmento obligatorio
Pigmento permitido
Contenido de etanol
%vol.
92.1 min.
99.6 min.
96.8 min.
Etanol y alcoholes de c3-c5
%vol.
-
-
98.8 min.
Total de alcoholes
%vol.
-
99.6 min.
99.76 min.
Alcoholes c3-c5
%vol.
-
2.0 máx.
Contenido de agua
%vol.
1 máx.
0.4 máx.
0.24 máx.
Densidad a 20ºC
kg/m
3
-
791.5 máx.
-
Contenido de metanol
vol.
0.5 máx.
-
1 máx.
Desnaturalizante
vol.
1.95/5.0 min./máx.
-
Difere según el país
0/1.3 min./máx.
Hidrocarburos
%vol.
-
3 máx.
-
Goma lavada
mg/100 mL
5 máx.
-
-
Goma o residuo de evaporación.
mg/100 mL
5 máx.
-
10 máx. goma no lavada
Conductividad eléctrica
µs/m
-
500
-
Contenido de sulfato
mg/kg
4 máx.
-
A defnir
Contenido de cloruro inorgánico
mg/kg
40 máx.
-
25 máx.
Contenido de cobre
mg/kg
0.1 máx.
0.07 máx.
0.1 máx.
Contenido de sodio
mg/kg
-
-
-
Contenido de hierro
mg/kg
-
-
-
Acidez, masa
% (mg/L)
0.007 (56) máx.
0.0038 (30) máx.
0.007 máx.
pH
6.5-9
-
Salió
Contenido de fósforo
mg/L
-
-
0.5 máx.
Contenido de azufre
mg/kg
30 máx.
-
10 máx.
J.N. Gracida Rodríguez y B. Pérez-Díaz
224
y cuando sea de origen sustentable. Este plan tam-
bién tiene fnes sociales, pues busca prevenir que
los productores de biocultivos que no pertenezcan
a la Unión Europea destruyan sus campos e imple-
mentar un sistema de buenas prácticas ambientales
y sociales para comercializar y producir biocom-
bustibles (Dufey 2006).
Las barreras relacionadas con el ambiente y la
sustentabilidad se fundamentan en las posibles con-
secuencias ambientales por el empleo de los biocom-
bustibles y la sustentabilidad de la producción a partir
de biomasa. Sin embargo, existen claros benefcios,
por ejemplo, en el campo pueden incrementarse las
oportunidades de desarrollo rural por la creación de
nuevos empleos, mejorar la calidad de vida de los
campesinos y reducirse la pobreza al incentivar el
mercado de los pequeños productores (Dufey 2006).
Existen diferentes sustratos para la síntesis de
bioetanol algunos de ellos son los que se muestran
en la
fgura 3
, cada uno de ellos da diferentes ren-
dimientos (L/ha).
Los cultivos con más productividad se presentan
en las siguientes fguras, los sustratos más efcientes
son maíz, caña de azúcar, pulpa de yuca, sorgo,
vaina de algarrobo y bagazo de manzana y su uso
es común. Brasil produjo más de 27 mil millones de
litros de bioetanol entre los años 2010-2011 (ICDCA
2013), Utilizan como materia prima principalmente
cultivos de caña de azúcar donde se obtienen entre
6 y 8 mil litros de bioetanol por hectárea de ma-
teria prima cultivada. Los Estados Unidos, hasta
2006 producíaN más de 350 litros de bioetanol por
tonelada de maíz, lo que representÓ poco más del
20 % (54.6 millones de toneladas) de su producción
de maíz (ARPEL 2009).
En México, Los cultivos potenciales para la pro-
ducción de bioetanol son:
Caña de azúcar, 4313 hectáreas cultivadas en 22
estados de la república.
Remolacha azucarera, 2008 hectáreas cultivadas
en los 32 estados de la república.
Sorgo dulce, 2200 hectáreas cultivadas en 22
estados de la república (SENER 2013).
Precios internacionales
Los costos en centavos de dólar por litro de
bioetanol desde 2009 y hasta 2012 (
Cuadro IV
), se
establecieron después de llevar a cabo estudios y se
relacionan con el mercado de caña de azúcar, sorgo
y maíz, debido a que son los materiales lignoceluló-
sicos más utilizados para la producción de bioetanol
(SAGARPA 2012).
CONCLUSIONES
La obtención de etanol de primera generación en
México no está desarrollada actualmente y se debe a
problemas de legislación más que de índole técnico,
pues se cuenta con área de cultivos y profesionales
que pueden potenciar su generación y generar desa-
rrollo en el sector.
La producción de etanol a partir de desechos agro-
industriales parece perflarse hacia una realidad en
tanto se logre reducir costos de traslado de la materia
prima, se mejoren los procesos de fermentación, en
particular los rendimientos producto/sustrato, y se
diseñen microorganismos con mejores capacidades
fermentativas.
En cuanto a las legislaciones es necesario buscar
los mecanismos legales que regulen la producción de
este combustible usando desechos agroindustriales.
Fig. 3.
Litros producidos de bioetanol por hectárea de diversos
cultivos, (CIECO, 2008 cita a Fulton
et al.
2004)
7000
6000
5000
4000
3000
2000
1000
0
Cebada
Trigo
Maíz
Remolacha
Caña de
azucar
Litros por hectárea
CUADRO IV.
PRECIOS INTERNACIONALES DEL BIOE-
TANOL, CENTAVO DE DÓLAR POR LITROS
DE COMBUSTIBLE (SAGARPA 2012)
Precios
Mes/año
2009
2010
2011
2012
Enero
0.42
0.47
0.60
0.56
Febrero
0.40
0.45
0.67
0.59
Marzo
0.41
0.41
0.65
0.62
Abril
0.41
0.41
0.69
0.58
Mayo
0.45
0.42
0.70
0.55
Junio
0.44
040.
0.70
0.55
Julio
0.41
0.42
0.77
0.72
Agosto
0.42
0.50
0.74
0.69
Septiembre
0.44
0.53
0.69
0.64
Octubre
0.52
0.58
0.72
0.63
Noviembre
0.56
0.56
0.64
0.63
Diciembre
0.49
0.60
0.57
CONSIDERACIONES PARA LA PRODUCCIÓN DE BIOETANOL
225
Finalmente, el desarrollo de bioprocesos para la
producción de biocombustibles puede cambiar las
perspectivas para el bioetanol sin dejar de lado la
opinión social sobre el uso de estos desechos para
generar energía.
Otras materias primas atractivas, la jatrofa y el
sorgo dulce, por ejemplo, permanecen en las etapas
tempranas de desarrollo.
Existen métodos físicos, Fsicoquímicos, químicos
y biológicos para pretratar los sustratos para producir
bioetanol, la decisión de cual usar está en función de
la disponibilidad de suelos, agua requerida para su
cultivo, EROI y beneFcios a la comunidad entre otros.
A nivel mundial existe una legislación sobre la
producción de etanol que avanza y denota una ruta de
mejora que en el mediano plazo podrá uniformar tipos
y calidades de bioetanol, lo que se re±ejará en una
mayor certidumbre tanto en el lado de la producción
como en el uso de este biocarburante.
Aun cuando la viabilidad económica se puede es-
tablecer, las
inversiones en biocombustibles podrían
peligrar si no se consideran también los impactos
sociales y ambientales.
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