Deutsches BiomasseForschungsZentrum German Biomass Research Centre

Diálogo g de Políticas sobre desarrollo institucional e innovación en biocombustibles en América Latina y el Caribe

Desarollo de las condiciones Europeas para una bi bio-economia i e innovaciones i i t tecnológicas ló i en la l producción de biocombustibles

Arne Gröngröft, Dr. Thomas Breuer Santiago de Chile, 28 y 29 de marzo, 2011 Deutsches BiomasseForschungsZentrum gemeinnützige GmbH, Torgauer Str. 116, D-04347 Leipzig, www.dbfz.de

Im Auftrag der

Contenido ● El Centro Alemán de Investigación en Biomasa (DBFZ) ● Desarollo de las condiciones Europeas para una bio-economia ● Innovaciónes tecnológicas en la producción de biocombustibles • •

En procesos establecidos Procesos en fase de demonstración

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Im Auftrag der

CENTRO ALEMÁN DE INVESTIGACIÓN EN BIOMASA (DBFZ)

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DBFZ

Im Auftrag der

Informaciones generales El DBFZ… ● fue fundado en el 2008 ● es propriedad del Ministerio Federal de Alimentación, Agricultura y Protección del Consumidor ● es una sociedad limitada con un enfoque communitario ● contrata alrededor de 150 empleados, de los cuales 120 son científicos ● tuvo ~9 milliones EUR de facturación en 2010 ● está ubicado en la ciudad de Leipzig, Alemania CEPAL - Diálogo de Políticas sobre desarrollo institucional e innovación en Biocombustibles en América Latina y el Caribe

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DBFZ

Im Auftrag der

Departamientos y Actividades ● 4 Departamientos • Conversión Termo-Química • Conversión Bio-Química • Biorefinerias • Sistemas de Bioenergía g

● Actividades • Investigación y desarollo en aplicaciones de bioenergía • A Asesoramiento i t de d instituciones i tit i privados i d y públicos úbli a todas t d preguntas t en ell contexto de bioenergia • Observación de mercados y facilitación de datos • Apoyo Apo o de los Ministerios Federales a preguntas preg ntas estrategicas • Control y certificación de biocombustibles sólidos y líquidos y de plantas para la producción de calor, electricidad o carburantes. • Cooperación en gremios nacionales y internacionales para el desarollo de directivas y estándares. CEPAL - Diálogo de Políticas sobre desarrollo institucional e innovación en Biocombustibles en América Latina y el Caribe

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DBFZ

Infraestructura scientífica Laboratório biogas g

Laboratório de combustión

Laboratório analítico

Maquinas de combustión interna

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DBFZ

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El instituto expande

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DESAROLLO DE LAS CONDICIONES EUROPEAS PARA UNA BIO ECONOMIA

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Objetivos del fomento de Bioenergia

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● El afán de minimizar las emisiones de gases antropógenos de efecto invernadero ● Asegurar el abastecimiento de energia y a su vez reducir la dependencia de la importación ● Valor agregado en zonas rurales ● Tras discusiones con respecto a las consecuencias ecológicas de un uso alto de la bioenergía, se establecieron criterios de sostenibilidad

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Directivas Europeas ● Renewable Energy Directive (EU Directive 2009/28/EC); • 10% (energetico) de fuentes renovables para el sector de transporte hasta el 2020 • Requerimientos de sostenibilidad para biocombustibles, obligatoria para la atribución a la cuota

● Fuel F lQ Quality lit Di Directive ti (EU Di Directive ti 2009/30/EG) 2009/30/EG); • especificaciones de la calidad de combustibles • 6% mitigación de GEI en sector de transporte en la calle hasta 2020 • Este objetivo puede lograrse con el uso de biocombustibles

● Como los paises logran a cumplir las metas de las directivas es en su lib libertad d

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Ejemplo: legislatura de biocombustibles en Alemania

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Penetración de biocombustibles por ley ● La venta de biocombustibles es obligatorio en Alemania ● Se exige que de todos los combustibles vendidos siempre haya un porcentaje de biocombustibles • 6,25 % (del valor energetico) hasta 2014 • 3,0 % (reducción de emisiones de GEI atraves biocombustibles) apartir de 2015 • 4,5 % apartir de 2017 • 7,00 % apartir de 2020 • Objectivo: incentivar la producción de biocombustibles con un buen balance de GEI

Sostenibilidad ● Adaptación p de los requerimientos q de sostenibilidad de la directiva en ley y Alemán CEPAL - Diálogo de Políticas sobre desarrollo institucional e innovación en Biocombustibles en América Latina y el Caribe

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Critérios de sostenibilidad (EU-RED) Agricultura sostenible Evitar la degradación de diversidad biológica y hábitats, función y fertilidad del suelo, suelo calidad y oferta de aqua Uso justo al medio ambiente de fertilizantes y deremedios para plantas Evitar el aumento de uso de sustancias toxicas o acidificantes

Protección de ciertas áreas

Mitigación de gases de efecto invernadero

Evitar la producción de materia prima en áreas con un alto porcentaje de carbonos ligados

• 35% despues de entrar en efecto (2009) • 50% a partir del 2017 • 60% a partir del 2018 para plantas con inicialización despues de 2016

Evitar los cultivos en áreas fronterizas a zonas protegigas o en zonas protegidas

Base para el potencial son combustibles fosiles (benzina diesel) (benzina, • Emisiónes de GEI: 83,8 g CO2,eq / MJ

Emisiones de biocombustibles por defecto (RES-D)

35% GHG-Mitigation 50% GHG-Mitigation 60% GHG-Mitigation

Default Values based on EU RED 2009/28/EG

Im Auftrag der

Im Auftrag der

Implantación de E10 en Alemania ● Estándar de E10 fue puesto en efecto al principio del año ● Falta de información en el público ● Advertensias desde asociaciones automotistas de daños en el auto por corrosión o otros efectos • Consumidores confundidos: no compraron E10 • Prensa confundida: escribí de esto y mezcló todas las temas de sostenibilidad

● Discusión afectiva en el publico ● Decisión del Gobierno Aleman de seguir con E10 en principio de marzo fue aliviado con las reglas g de sostenibilidad en efecto

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Opciones para el problema de iLUC 1. Consideración de normas jurídicas para iLUC en la UE • Calculación de emissiones de GEI através de modelos de equilibrio, considerando mercados de recursos y efectos f ecologicos (complicado) ( )

• Establecer factores típicos relacionados al tipo de biomasa (estático) • Promoción de biomasa con poco efecto de iLUC previsto (estático)

2. Dejar de considerar iLUC en normas jurídicas de la EU (atacable?) 3. Establecer zonas de agricultura y zonas protegídas según criterios de sostenibilidad (Zonificación agroecológico) CEPAL - Diálogo de Políticas sobre desarrollo institucional e innovación en Biocombustibles en América Latina y el Caribe

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Estrategia de Investigación para una Bio-Economia

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Medidas de la estrategia del Ministerio de Investigación Aleman ● Asegurar alimentación mundial ● Sostenibilidad en la producción p agraria ● Producción de alimentos seguros y sanos ● Uso de recursos renovables en procesos industriales ● Desarollo de bioenergia ● Actividades interdisciplinarias, innovativas e internacionales

Quelle: BMBF Brochure „BioÖkonomie“

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INNOVACIÓNES TECNOLÓGICAS EN PROCESOS ESTABLECIDOS

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Ejemplos

● ● ● ●

Separación de gluteno y salvado de trigo Producción de biometano de la vinaza Aceite vegetal hidrogenado Biogas: Acondicianamento para la red de gas natural

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Separación de gluten y salvado de trigo

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● Separación de la materia prima (particular trigo) • Gluten: Alimento o forraje • Salvado (parte exterior del grano de trigo): Combustible para la caldera de vapor • Almidón: Sustrato para la fermentación

● Objetivo • Reducción de emissiones de gases de efecto invernadero • Vender productos con valor agregado (gluten) y certificados CO2

● Molinos y caldera son más costosos • ~17 molinos necesarios a diferencia de ~6 sin separación • Caldera de biomasa ~5 veces mas costosa que caldera de gas

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Escema de planta de CropEnergies

Imagen: Adaptado a imagen de CropEnergies CEPAL - Diálogo de Políticas sobre desarrollo institucional e innovación en Biocombustibles en América Latina y el Caribe

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Producción de bioetanol y biometano apartir de centeno

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● 2 Plantas, manejadas por VERBIO AG, Leipzig ● Materia prima: Centeno, producido con la colaboracion de los cultivadores ● Procesos: • • • • • •

Dry grind ethanol (100.000 t/a y 200.000 t/a) Tratamiento de vinaza en fermentadores con 30 MW de p potencia ((de g gas)) Acondicionamento a calidad de gas natural Introducción a la red de gas Comercialisación como „g „gas verde“ Residuos distribuidos en el campo como fertilizante

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Planta Bioetanol y Biometano en Zörbig

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Producción de Biometano en Zörbig

Producción de Fertilizante Di Digestores t

Introdución a la red AcondicionaA di i mento

Tanques de fertilizante

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Aceite vegetal hidrogenado (HVO) ● Proceso realizado a gran escala ● Necesidad de hidrogeno → proceso realizado li d en refinerias fi i

V Vegetable t bl oils il / animal i l ffats t ca. 210 kt/a

● Materia prima: Aceite vegetal

Pretreatment (degumming)

• Palma aceitera • Aceite de colza

● Realizado solo por Neste Oil • Porvo, Finlandia • Singapur • Rotterdam (en construcción)

Hydrogen ca. 0,54 kt/a

Sludge

Fuel gas

Hydrotreating

Biogasoline

HVO ca. 170 kt/a

● Interes alto de líneas aéreas • Proyecto burnFAIR en cooperación con Lufthansa, Lufthansa DLR DLR, otros • Vuelos con 50:50 mezcla con cerosina CEPAL - Diálogo de Políticas sobre desarrollo institucional e innovación en Biocombustibles en América Latina y el Caribe

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Uso de biometano en la red de gas natural Venta / Mercado Bi di Biodigestor

Electricidad

Sustrato

Wä Wärme Retorno de restos

Red de gas natural t l

Kraftstoff Quelle: dena

● Variedad en las posibilidades de utilización (calor, electricidád, biocombustible) ● Separación en espacio, cantidad y tiempo de la producción y utilización de biometano es posible através de la red → uso del calor efficiente ● Utilización de la red de gas y depósitos de gas natural como almacenador para la facilitación flexible de energía renovable CEPAL - Diálogo de Políticas sobre desarrollo institucional e innovación en Biocombustibles en América Latina y el Caribe

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Acondicionamiento de biometano Producción

Digestor

1. Desulfurización Biogas

Einspeiser

Acondicionamiento

Condensador

2. DesulfuriCO2zación Separación Secado

Konditionierung & Verdichtung Produktgas

Ed Erdgasnetz t Condensato Schwachgas

Schwachgasnachbehandlung

Abgas CEPAL - Diálogo de Políticas sobre desarrollo institucional e innovación en Biocombustibles en América Latina y el Caribe

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Desarollo de capacidad de producción

100

40.000

geplanter Zubau bis Ende 2011 geplanter Zubau bis Ende 2010 Anlagenzahl g Aufbereitungskapazität Biomethan [Nm³/h]

35.000 30.000

80

25.000

60

20 000 20.000 15.000

40

10.000 20

5.000 © DBFZ, 2010

0

0

2005

2006

2007

2008

2009

2010

2020: 6 mil milliones m³/a Aufbere eitungskapaz zität Biomethan Capa acidad de e biometa ano [Nm³/h h] (m³//h)

Anlagen nzahlplanta [-] Numero N de d as

120

2011

280 Mio m³ por año < 0,4% del consumo de gas natural en Alemania Para alcanzar la meta es necesario expandir a 140 Plantas de mediano tamaño por año. (Impossible)

Diciembre 2010: 280 milliones m³/a 2005: 0 m m³/a /a

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NUEVOS PROCESOS EN FASE DE DEMONSTRACIÓN

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Ejemplos

● Etanol derivado de paja ● Gasificación de madera y síntesis de metano - BioSNG ● Biocombustibles líquidos (BtL) atraves gasificación y síntesis (Choren y KIT)

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Etanol derivado de paja 4 3

2

6

5 7

1 8 9 12

10

11

13

1. 1 2. 3. 4. 5 5. 6. 7.

Almacenamiento de paja Pretratamiento mecanico Pretratamiento con vapor Hidrolisis enzimatico Fermentacion Separación de CO2 Destilación

8. 8 9. 10. 11. 12 12. 13.

Separación liquido/solido Almacenamiento de melaza C5 Concentración de melaza C5 Almacenamiento de etanol Secado de lignina Generación combinada de electricidad y calor

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Planta de demonstración en Kalundborg, Dinamarca

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FOTOS!

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Gasificación de madera y síntesis de metano

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Characteristics of Bio-SNG: ● Bio-SNG is a combustable gas mixture produced from solid biofuels. ● Bio-SNG Bi SNG consists i t off approx. 95% (vol.) ( l) methane and has therewith the same combustion behaviour as natural gas. ● Due to this similarity to natural gas and the high methane content respectively, Bio-SNG can be fed into the existing g natural gas grid (natural gas substitute). ● Bio-SNG helps to reduce anthropogenic GHG emissions. CEPAL - Diálogo de Políticas sobre desarrollo institucional e innovación en Biocombustibles en América Latina y el Caribe

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Planta de demonstración en Güssing, Austria

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● First demonstration plant at Güssing (Austria) ● Gasifier (FICFB) in operation since the beginning of 2002 ● First start of methanation at the end of 2008 ● Realisation byy the EU p project j „„BioSNG“: Demonstration of the Production and Utilization of Synthetic Natural Gas (SNG) from Solid Biofuels ● Biomass feedstock: Wood chips (Forest residues) ● Planned: Commercial plant in Gothenburg (Sweden) CEPAL - Diálogo de Políticas sobre desarrollo institucional e innovación en Biocombustibles en América Latina y el Caribe

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Biocombustibles líquidos (BtL) a traves gasificación y síntesis

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Dos procesos en desarollo en Alemania ● Choren • Sistema para la gasificación patentado (Carbo-V) • Planta de demonstración esta en fase de „puesta en marcha“ • Planes para planta en gran escala (~1 million t/a madera)

● KIT „Bioliq“ • • • •

Procesos separados p Unidades de pirolisis decentralisados Gasificación y sintesis de combustibles liquidos en planta central Planta de demonstración está en construcción

● Altas inversiones requieren escalas grandes

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Conclusiónes ● Las condiciones y requisitos de biocombustibles se están desarollando con enfoque de sostenibilidad. ● Se nota desarollo permanente en las plantas, para mejorar la economia y eficiencia de los procesos. ● El concepto de biorefinerias demuestra bien las sinergias entre agricultura, bioenergia y uso material de la biomasa ● Muchas veces va conjunto con optimización de la sostenibilidad. ● Nuevos conceptos para la producción de biocombustibles funcionan tecnologicamente. ● Falta la prueba que pueden ser realisados en plantas económicamente viables. CEPAL - Diálogo de Políticas sobre desarrollo institucional e innovación en Biocombustibles en América Latina y el Caribe

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Muchas gracias!

Deutsches BiomasseForschungsZentrum German Biomass Research Centre Torgauer Straße 116 D-04347 Leipzig www.dbfz.de Tel. +49 (0)341 2434 - 112

Dipl.-Ing. Dipl -Ing Arne Gröngröft Tel. +49 (0)341 2434 - 446 [email protected] p g Franziska a s a Müller-Langer ü e a ge Dipl.-Ing. Tel. +49 (0)341 2434 - 423 [email protected]

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