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Biocombustibles de
Primera Generación

Los biocombustibles de primera generación (Bioetanol, Biodiesel y Biogas) son aquéllos provenientes de la biomasa, especialmente de cultivos agrícolas destinados a la alimentación humana, para diferenciarlos de la segunda generación que no compite con la producción de alimentos. En la actualidad, las tecnologías de producción de aquéllos de primera generación son más simples y económicas y, en consecuencia, éstos se diferencian de los de segunda generación por el tipo de biomasa de donde se obtienen, y en la tecnología que se utiliza para su procesamiento.

En el caso de bioetanol, no existen diferencias en el combustible resultante entre los de primera o segunda generación, ya que en ambos casos se obtiene alcohol etílico. La diferencia está en que el etanol de primera generación o convencional, se obtiene de productos agrícolas que tienen valor alimenticio, pero su costo de producción es más bajo. Por su parte, el etanol de segunda generación se obtiene de biomasa rica en celulosa y hemicelulosa sin valor alimenticio. Sin embargo, la tecnología de procesamiento de estos materiales es más compleja, por lo que los costos de inversión y producción asociados son elevados, lo que hace inviable su uso a corto plazo.

La producción de etanol de primera generación o etanol convencional, se fabrica a partir de caña de azúcar y de maíz, siendo éstos los cultivos más utilizados a nivel mundial con ese propósito. En ambos productos, el procesamiento industrial consiste en la conversión bioquímica de los carbohidratos en alcohol. Si bien esta tecnología se utiliza desde la Antigüedad, ésta se ha mejorado enormemente gracias al desarrollo de la industria.

cav2.jpg (5087 bytes)La mejor tecnología para obtener etanol de caña de azúcar se ha desarrollado en Brasil, debido a la implantación del programa de uso de este combustible a partir de 1975. En el caso de etanol de maíz, la mejor tecnología ha sido desarrollada en Estados Unidos desde la década del 90, tanto para la producción de alcohol como de distintos subproductos. Es importante señalar que al contrario de lo que se piensa, en el proceso de producción de etanol de maíz se obtiene un subproducto que por su contenido proteico tiene una amplia utilización en alimentación de vacunos, cerdos y aves, lo que no ocurre con el de caña de azúcar.

Además, es conveniente destacar que una tonelada de maíz tiene un rendimiento de etanol de 402 litros, mientras que una tonelada de caña de azúcar de 85 litros. Es decir, el maíz tiene un rendimiento 4,7 veces superior a la caña de azúcar.

Actualmente en Chile, el costo de producción de etanol de caña de azúcar es inferior al de maíz, que a su vez, tiene un menor costo que la gasolina, lo que permite su implantación a corto plazo. En la medida que el valor del petróleo continúe aumentado, el costo del etanol proveniente de maíz será cada vez más conveniente, ya que el menor valor del etanol permitirá reducir el precio de las mezclas con gasolina, especialmente a partir de 10% (E10).


cav3.jpg (5433 bytes)Biodiesel

Para la producción de biodiesel de primera generación, es necesario disponer de biomasa o productos agrícolas ricos en aceite o grasas de animales (vacunos, cerdos y aves). En este caso, la tecnología que se utiliza se basa en la conversión termoquímica, que consiste en retirar la glicerina de estos productos. Con este propósito se han desarrollado cuatro métodos, siendo el más utilizado el de la transesterificación de los aceites y grasas en general. Este consiste en separar la glicerina con el uso de un alcohol (metanol o etanol) y de un catalizador básico (hidróxido de sodio o potasio). La extracción de la glicerina es importante porque la viscosidad del aceite natural dificulta el funcionamiento de la bomba inyectora y del motor a petróleo diesel.

El liderazgo en la producción y consumo de biodiesel de raps en el mundo lo detenta Alemania, que ha desarrollado la mejor tecnología de transesterificación desde los años 90, aunque hay que reconocer que la primera planta de biodiesel de aceites vegetales fue instalada en Austria en 1991. Lamentablemente, los actuales costos de producción de biodiesel de primera generación, obtenidos de cultivos como raps, soya y maravilla, son elevados en todo el mundo y no es competitivo comparado con el diesel, salvo que sea subsidiado como ocurre en la Unión Europea y EE.UU. Por esta razón, en Chile sólo existe una única planta comercial de biodiesel instalada, de propiedad de la empresa Pullman Bus, la que emplea aceite usado como materia prima para su elaboración.

El costo de la inversión y de producción de biodiesel de segunda y tercera generación es bastante más elevado que el de la primera generación, por lo que su introducción en el país es más difícil, salvo que sea subsidiado por el Gobierno.

cav4.jpg (7284 bytes)El Biogas es el menos conocido de los biocombustibles, a pesar que se produce artesanalmente desde hace siglos en China e India. En este caso, el proceso de producción del gas es mediante la biodigestión anaeróbica, preferentemente de residuos agropecuarios (biomasa como rastrojos agrícolas y materia orgánica en general y purines de ganado). La biodigestión anaeróbica se realiza en estanques o reactores especiales, donde participa un complejo de cuatro bacterias que intervienen en la producción de biogas, cuyo componente principal es el metano (sobre el 60%). El proceso lo inicia una de las bacterias, la que desintegra la materia orgánica, interviniendo enseguida un segundo tipo de bacteria, encargada de descomponer la materia orgánica en ácidos grasos; después actúan las bacterias que convierten los ácidos grasos en ácido acético y, finalmente, las bacterias que convierten el ácido acético en biogas.

La mejor tecnología de producción y uso de biogas ha sido desarrollada en Alemania donde existen más de 4.000 reactores funcionando en las áreas rurales, donde el gas metano producido es capturado, utilizándolo para generación de energía térmica y eléctrica. Los excedentes de electricidad se pueden vender a la red a un precio fijado por el Estado. El gran desarrollo de la producción de biogas en Alemania, así como del biodiesel, se debe a la política de incentivos y subsidios que contempla la Ley de Energías Renovables de ese país.

Por Patricio Cavieres Korn, Ingeniero Agrónomo y Consultor
en Biocombustibles; Presidente de la Comisión de Agroenergía
del Colegio de Ingenieros Agrónomos de Chile, AG; Miembro de la Asociación de Ingenieros en Energía de EE.UU. (AEE).
Junio 2008
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