Las cuestiones relacionadas con los biocombustibles son problemas sociales, económicos, ambientales y técnicos que pueden surgir de la producción y el uso de biocombustibles . Las cuestiones sociales y económicas incluyen el debate " alimentos versus combustible " y la necesidad de desarrollar políticas e instrumentos económicos responsables para garantizar la producción sostenible de biocombustibles . La agricultura para producir biocombustibles puede ser perjudicial para el medio ambiente si no se realiza de forma sostenible. Las preocupaciones ambientales incluyen la deforestación , la pérdida de biodiversidad y la erosión del suelo como resultado del desmonte de tierras para la agricultura de biocombustibles. Si bien los biocombustibles pueden contribuir a la reducción de las emisiones globales de carbono , el cambio indirecto del uso de la tierra para la producción de biocombustibles puede tener el efecto inverso. Las cuestiones técnicas incluyen posibles modificaciones necesarias para hacer funcionar el motor con biocombustible, así como el equilibrio energético y la eficiencia.
El Panel Internacional de Recursos describió los factores más amplios e interrelacionados que deben considerarse al decidir sobre los méritos relativos de buscar un biocombustible sobre otro. [1] El Panel concluyó que no todos los biocombustibles funcionan igual en términos de su efecto sobre el clima, la seguridad energética y los ecosistemas, y sugirió que los efectos ambientales y sociales deben evaluarse a lo largo de todo el ciclo de vida.
El informe World Energy Outlook 2006 de la Agencia Internacional de Energía concluye que la creciente demanda de petróleo, si no se controla, acentuaría la vulnerabilidad de los países consumidores a una grave interrupción del suministro y el consiguiente shock de precios. El informe sugería que los biocombustibles algún día podrían ofrecer una alternativa viable, pero también que "es necesario evaluar más a fondo las implicaciones del uso de biocombustibles para la seguridad global, así como para la economía, el medio ambiente y la salud pública". [2]
Según Francisco Blanch, estratega de materias primas de Merrill Lynch , el petróleo crudo se cotizaría un 15 por ciento más y la gasolina sería hasta un 25 por ciento más cara, si no fuera por los biocombustibles. [3] Gordon Quaiattini, presidente de la Asociación Canadiense de Combustibles Renovables , argumentó que un suministro saludable de fuentes de energía alternativas ayudará a combatir los picos de precios de la gasolina. [4]
Alimentos versus combustible es el debate sobre el riesgo de desviar tierras agrícolas o cultivos para la producción de biocombustibles en detrimento del suministro de alimentos a escala global. Esencialmente, el debate se refiere a la posibilidad de que al aumentar los agricultores su producción de estos cultivos, a menudo a través de incentivos de subsidios gubernamentales, su tiempo y sus tierras se desvíen de otros tipos de cultivos que no son para biocombustibles, lo que eleva el precio de los cultivos que no son para biocombustibles debido a la disminución de la producción. [5] Por lo tanto, no se trata sólo de que haya un aumento en la demanda de alimentos básicos, como el maíz y la mandioca, que sustentan a la mayoría de los pobres del mundo, sino que esto también tiene el potencial de aumentar el precio de los cultivos restantes que estos De lo contrario, las personas necesitarían utilizar para complementar sus dietas. Un estudio reciente para el Centro Internacional para el Comercio y el Desarrollo Sostenible muestra que la expansión del etanol impulsada por el mercado en Estados Unidos aumentó los precios del maíz en un 21 por ciento en 2009, en comparación con los precios que habrían sido si la producción de etanol se hubiera congelado a los niveles de 2004. [5] Un estudio de noviembre de 2011 afirma que los biocombustibles, su producción y sus subsidios son las principales causas de las crisis de precios agrícolas. [6] El contraargumento incluye consideraciones sobre el tipo de maíz que se utiliza en los biocombustibles, a menudo maíz de campo no apto para el consumo humano; la porción del maíz que se utiliza en etanol, la porción de almidón; y el efecto negativo que tienen los precios más altos del maíz y los cereales sobre el bienestar gubernamental de estos productos. El debate "alimentos versus combustible" o "alimentos o combustible" es controvertido internacionalmente, con desacuerdos sobre cuán significativo es, qué lo causa, cuál es el efecto y qué se puede o se debe hacer al respecto. [7] [8] [9] [10] El mundo se enfrenta a tres crisis globales: la energética, la alimentaria y la medioambiental. Cambiar la tendencia de recreación o crecimiento de la población puede afectar cada uno de ellos. Al aumentar la población mundial, también aumentará la proporción de demandas de energía y alimentos. Por lo tanto, puede completar el suministro de estas dos industrias energética y alimentaria. Desarrollar técnicas y utilizar cultivos alimentarios para la producción de biocombustibles, especialmente en zonas de escasez, puede perjudicar la competencia entre las industrias alimentaria y de biocombustibles. [11] Puede ser que la recolección y producción de cultivos para biocombustibles a gran escala pueda poner en riesgo a las comunidades alimentarias locales, como dificultades para acceder a las tierras y a porciones de los alimentos. [12] Si la economía alimentaria no puede ser segura y estable, protocolos como el de Kioto no podrán cumplir sus propósitos y ayudar a controlar las emisiones. [11]
Investigadores del Overseas Development Institute han argumentado que los biocombustibles podrían ayudar a reducir la pobreza en el mundo en desarrollo, a través de un aumento del empleo , multiplicadores de crecimiento económico más amplios y estabilizando los precios del petróleo (muchos países en desarrollo son importadores netos de petróleo). [13] Sin embargo, este potencial se describe como "frágil" y se reduce cuando la producción de materias primas tiende a ser a gran escala o causa presión sobre recursos agrícolas limitados: inversión de capital, tierra, agua y el costo neto de los alimentos para los pobres. .
Con respecto al potencial de reducción o exacerbación de la pobreza, los biocombustibles dependen de muchas de las mismas deficiencias políticas, regulatorias o de inversión que impiden que la agricultura sea una ruta hacia la reducción de la pobreza . Dado que muchas de estas deficiencias requieren mejoras de políticas a nivel nacional y no global, abogan por un análisis país por país de los posibles efectos de los biocombustibles en la pobreza. Esto consideraría, entre otras cosas, sistemas de administración de tierras, coordinación de mercados y priorizar la inversión en biodiesel , ya que este "genera más mano de obra, tiene menores costos de transporte y utiliza tecnología más simple". [14] También son necesarias reducciones en los aranceles a las importaciones de biocombustibles independientemente del país de origen, especialmente debido a la mayor eficiencia de la producción de biocombustibles en países como Brasil. [13]
Políticas e instrumentos económicos responsables ayudarían a garantizar que la comercialización de biocombustibles, incluido el desarrollo de nuevas tecnologías celulósicas , sea sostenible . La comercialización responsable de biocombustibles representa una oportunidad para mejorar las perspectivas económicas sostenibles en África, América Latina y la empobrecida Asia. [4]
La deforestación a gran escala de árboles maduros (que ayudan a eliminar CO 2 a través de la fotosíntesis , mucho mejor que la caña de azúcar o la mayoría de los otros cultivos como materia prima para biocombustibles) contribuye a la erosión del suelo , al calentamiento global insostenible , a los niveles atmosféricos de gases de efecto invernadero , a la pérdida de hábitat y a una Reducción de la valiosa biodiversidad (tanto en tierra como en los océanos [15] ). [16] La demanda de biocombustibles ha llevado a la tala de tierras para plantaciones de aceite de palma . [17] Sólo en Indonesia, más de 9.400.000 acres (38.000 km 2 ) de bosque se han convertido en plantaciones desde 1996. [18]
Una parte de la biomasa debe retenerse en el sitio para sustentar el recurso suelo. Normalmente esto será en forma de biomasa cruda, pero la biomasa procesada también es una opción. Si la biomasa exportada se utiliza para producir gas de síntesis , el proceso se puede utilizar para coproducir biocarbón , un carbón vegetal de baja temperatura utilizado como enmienda del suelo para aumentar la materia orgánica del suelo hasta un grado que no es práctico con formas menos recalcitrantes de carbono orgánico. Para que la coproducción de biocarbón se adopte ampliamente, el valor de enmienda del suelo y de secuestro de carbono del carbón vegetal coproducido debe exceder su valor neto como fuente de energía. [19]
Algunos comentaristas afirman que la eliminación de biomasa celulósica adicional para la producción de biocombustibles agotará aún más los suelos. [20]
El mayor uso de biocombustibles ejerce una presión cada vez mayor sobre los recursos hídricos al menos de dos maneras: el uso del agua para el riego de cultivos utilizados como materia prima para la producción de biodiesel; y el uso de agua en la producción de biocombustibles en refinerías, principalmente para hervir y enfriar.
En muchas partes del mundo se necesita riego suplementario o completo para cultivar materias primas. Por ejemplo, si en la producción de maíz (maíz) la mitad de las necesidades hídricas de los cultivos se satisfacen mediante riego y la otra mitad mediante lluvia, se necesitan unos 860 litros de agua para producir un litro de etanol. [21] Sin embargo, en los Estados Unidos sólo entre el 5% y el 15% del agua necesaria para el maíz proviene del riego, mientras que el otro 85% al 95% proviene de la lluvia natural.
En Estados Unidos, el número de fábricas de etanol casi se ha triplicado, de 50 en 2000 a unas 140 en 2008. Unas 60 más están en construcción y muchas más están planificadas. Los proyectos están siendo impugnados por residentes en tribunales de Missouri (donde se extrae agua del acuífero Ozark), Iowa, Nebraska, Kansas (todos los cuales extraen agua del acuífero no renovable Ogallala ), Illinois central (donde se extrae agua del Acuífero Mahomet ) y Minnesota. [22]
Por ejemplo, los cuatro cultivos de etanol: maíz, caña de azúcar, sorgo dulce y pino producen energía neta. Sin embargo, aumentar la producción para cumplir con los mandatos de la Ley de Seguridad e Independencia Energética de EE. UU. para combustibles renovables para 2022 tendría un alto costo en los estados de Florida y Georgia. El sorgo dulce, que obtuvo el mejor resultado de los cuatro, aumentaría la cantidad de extracción de agua dulce de los dos estados en casi un 25%. [23]
El formaldehído , el acetaldehído y otros aldehídos se producen cuando se oxidan los alcoholes . Cuando se añade sólo un 10% de mezcla de etanol a la gasolina (como es común en el gasohol americano E10 y en otros lugares), las emisiones de aldehídos aumentan un 40%. [ cita necesaria ] Sin embargo, los resultados de algunos estudios son contradictorios sobre este hecho, y reducir el contenido de azufre de las mezclas de biocombustibles reduce los niveles de acetaldehído. [24] La quema de biodiesel también emite aldehídos y otros compuestos aromáticos potencialmente peligrosos que no están regulados por las leyes de emisiones. [25]
Muchos aldehídos son tóxicos para las células vivas. El formaldehído entrecruza irreversiblemente los aminoácidos de las proteínas , lo que produce la carne dura de los cuerpos embalsamados. En altas concentraciones en un espacio cerrado, el formaldehído puede ser un irritante respiratorio importante que causa hemorragias nasales, dificultad respiratoria, enfermedades pulmonares y dolores de cabeza persistentes. [26] El acetaldehído, que es producido en el cuerpo por bebedores de alcohol y que se encuentra en la boca de fumadores y personas con mala higiene bucal, es cancerígeno y mutagénico . [27]
La Unión Europea ha prohibido los productos que contienen Formaldehído , debido a sus características cancerígenas documentadas . La Agencia de Protección Ambiental de EE. UU. ha calificado al formaldehído como una causa probable de cáncer en humanos.
Brasil quema cantidades significativas de biocombustible de etanol. Se realizaron estudios de cromatografía de gases del aire ambiente en São Paulo, Brasil, y se compararon con Osaka, Japón, que no quema combustible de etanol. El formaldehído atmosférico fue un 160% más alto en Brasil y el acetaldehído un 260% más alto. [28]
A pesar de su proclamación ocasional como combustible "verde", los biocombustibles de primera generación, principalmente el etanol, no están exentos de emisiones de GEI . Si bien el etanol produce menos emisiones totales de GEI que la gasolina, su producción sigue siendo un proceso que consume mucha energía y tiene efectos secundarios. La gasolina generalmente produce 8,91 kg de CO 2 por galón, en comparación con 8,02 kg de CO 2 por galón del etanol E10 y 1,34 kg de CO 2 por galón del etanol E85. Basado en un estudio de Dias de Oliveira et al. (2005), el etanol a base de maíz requiere 65,02 gigajulios (GJ) de energía por hectárea (ha) y produce aproximadamente 1236,72 kg por ha de dióxido de carbono (CO 2 ), mientras que el etanol a base de caña de azúcar requiere 42,43 GJ/ha y produce 2268,26 kg/ha de CO 2 bajo el supuesto de producción de energía no neutra en carbono. Estas emisiones provienen de la producción agrícola, el cultivo y el procesamiento de etanol. Una vez que el etanol se mezcla con gasolina, se logra un ahorro de carbono de aproximadamente 0,89 kg de CO 2 por galón consumido (USDOE, 2011a). [29]
Desde el punto de vista de la producción, el miscanthus puede producir 742 galones de etanol por acre de tierra, que es casi el doble que el maíz (399 gal/acre, suponiendo un rendimiento promedio de 145 bushels por acre bajo una rotación normal de maíz y soja) y casi tres veces más. tanto como rastrojo de maíz (165 gal/acre) y pasto varilla (214 gal/acre). Los costos de producción son un gran impedimento para la implementación a gran escala de biocombustibles de segunda generación, y su demanda en el mercado dependerá principalmente de su competitividad de precios en relación con el etanol de maíz y la gasolina. En ese momento, los costos de conversión de combustibles celulósicos, a 1,46 dólares por galón, eran aproximadamente el doble que los del etanol a base de maíz, a 0,78 dólares por galón. Los biocombustibles celulósicos procedentes de rastrojos de maíz y miscanthus eran un 24% y un 29% más caros que el etanol de maíz, respectivamente, y el biocombustible de pasto varilla es más del doble de caro que el etanol de maíz.
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Los biocombustibles y otras formas de energía renovable pretenden ser carbono neutral o incluso carbono negativo . Carbono neutro significa que el carbono liberado durante el uso del combustible, por ejemplo, al quemarlo para impulsar el transporte o generar electricidad, es reabsorbido y equilibrado por el carbono absorbido por el crecimiento de nuevas plantas. Luego, estas plantas se cosechan para producir el siguiente lote de combustible. Los combustibles neutros en carbono no producen aumentos netos en las contribuciones humanas a los niveles de dióxido de carbono atmosférico , lo que reduce las contribuciones humanas al calentamiento global . Un objetivo de carbono negativo se logra cuando una parte de la biomasa se utiliza para el secuestro de carbono . [30] Calcular exactamente cuánto gas de efecto invernadero (GEI) se produce al quemar biocombustibles es un proceso complejo e inexacto, que depende en gran medida del método mediante el cual se produce el combustible y de otras suposiciones hechas en el cálculo.
Las emisiones de carbono ( huella de carbono ) producidas por los biocombustibles se calculan mediante una técnica llamada Análisis del Ciclo de Vida (LCA). Utiliza un enfoque "de la cuna a la tumba" o "del pozo a las ruedas" para calcular la cantidad total de dióxido de carbono y otros gases de efecto invernadero emitidos durante la producción de biocombustibles, desde poner semillas en el suelo hasta usar el combustible en automóviles y camiones. Se han realizado muchos ACV diferentes para diferentes biocombustibles, con resultados muy diferentes. Varios análisis del pozo a la rueda para los biocombustibles han demostrado que los biocombustibles de primera generación pueden reducir las emisiones de carbono, con ahorros que dependen de la materia prima utilizada, y los biocombustibles de segunda generación pueden producir ahorros aún mayores en comparación con el uso de combustibles fósiles. [31] [32] [33] [34] [35] [36] [37] Sin embargo, esos estudios no tuvieron en cuenta las emisiones procedentes de la fijación de nitrógeno ni las emisiones adicionales de carbono debidas a cambios indirectos en el uso de la tierra . Además, muchos estudios de ACV no analizan el efecto de los sustitutos que pueden llegar al mercado para reemplazar los productos actuales basados en biomasa. En el caso del Tall Oil crudo, una materia prima utilizada en la producción de productos químicos de pino y que ahora se está desviando para su uso en biocombustibles, un estudio de ACV [38] encontró que la huella de carbono global de los productos químicos de pino producidos a partir de CTO es un 50 por ciento menor que la productos sustitutos utilizados en la misma situación que contrarresten cualquier ganancia derivada de la utilización de un biocombustible para reemplazar los combustibles fósiles. Además, el estudio demostró que los combustibles fósiles no se reducen cuando la CTO se desvía al uso de biocombustibles y los productos sustitutos consumen desproporcionadamente más energía. Este desvío afectará negativamente a una industria que contribuye significativamente a la economía mundial, [39] produciendo globalmente más de 3 mil millones de libras de químicos de pino anualmente en refinerías complejas y de alta tecnología y proporcionando empleos directos e indirectos a decenas de miles de trabajadores.
Un artículo publicado en febrero de 2008 en Sciencexpress por un equipo dirigido por Searchinger de la Universidad de Princeton concluyó que, una vez considerados los efectos indirectos de los cambios en el uso de la tierra en la evaluación del ciclo de vida de los biocombustibles utilizados para sustituir la gasolina, en lugar de ahorrar, tanto el maíz como el etanol celulósico aumentaron las emisiones de carbono como en comparación con la gasolina en un 93 y un 50 por ciento respectivamente. [40] Un segundo artículo publicado en el mismo número de Sciencexpress, por un equipo dirigido por Fargione de The Nature Conservancy , encontró que se crea una deuda de carbono cuando las tierras naturales se talan y se convierten para la producción de biocombustibles y para la producción de cultivos cuando las tierras agrícolas se desvía a la producción de biocombustibles, por lo que esta deuda de carbono se aplica tanto a cambios directos como indirectos en el uso de la tierra. [41]
Los estudios de Searchinger y Fargione ganaron una atención destacada tanto en los medios de comunicación populares [42] [43] [44] [45] [46] [47] [48] como en revistas científicas . La metodología, sin embargo, generó algunas críticas: Wang y Haq del Laboratorio Nacional Argonne publicaron una carta pública y enviaron sus críticas sobre el artículo de Searchinger a Letters to Science . [49] [50] Otra crítica de Kline y Dale del Laboratorio Nacional Oak Ridge se publicó en Letters to Science. Argumentaron que Searchinger et al. y Fargione et al. "... no brindan apoyo adecuado a su afirmación de que los biocombustibles causan altas emisiones debido al cambio de uso de la tierra . [51] La industria estadounidense de biocombustibles también reaccionó, afirmando en una carta pública, que el " estudio de Searchinger es claramente un "peor -análisis de escenarios de casos... " y que este estudio " se basa en una larga serie de supuestos altamente subjetivos... " [52]
Las modificaciones necesarias para hacer funcionar motores de combustión interna con biocombustible dependen del tipo de biocombustible utilizado, así como del tipo de motor utilizado. Por ejemplo, los motores de gasolina pueden funcionar sin ninguna modificación con biobutanol . Sin embargo, se necesitan modificaciones menores para funcionar con bioetanol o biometanol . Los motores diésel pueden funcionar con estos últimos combustibles, así como con aceites vegetales (que son más baratos). Sin embargo, esto último sólo es posible cuando el motor está previsto con inyección indirecta . Si no hay inyección indirecta, el motor deberá equiparla.
Varias ONG medioambientales hacen campaña contra la producción de biocombustibles como alternativa a gran escala a los combustibles fósiles. Por ejemplo, Amigos de la Tierra afirma que "la actual prisa por desarrollar agrocombustibles (o biocombustibles) a gran escala está mal concebida y contribuirá a un comercio ya insostenible sin resolver los problemas del cambio climático o la seguridad energética". [53] Algunos grupos ambientalistas tradicionales apoyan los biocombustibles como un paso importante para desacelerar o detener el cambio climático global. [54] [55] Sin embargo, los grupos ambientalistas que lo apoyan generalmente sostienen la opinión de que la producción de biocombustibles puede amenazar el medio ambiente si no se realiza de manera sostenible. Esta conclusión ha sido respaldada por informes de la ONU , [56] el IPCC , [57] y algunos otros grupos ambientales y sociales más pequeños como la EEB [58] y el Banco Sarasin, [59] que en general siguen siendo negativos sobre los biocombustibles.
Como resultado, las organizaciones gubernamentales [60] y ambientalistas se están volviendo contra los biocombustibles producidos de manera no sostenible (prefiriendo ciertas fuentes de petróleo como la jatrofa y la lignocelulosa al aceite de palma ) [61] y están pidiendo apoyo global para esto. [62] [63] Además, además de apoyar estos biocombustibles más sostenibles, las organizaciones ambientalistas se están reorientando hacia nuevas tecnologías que no utilizan motores de combustión interna, como el hidrógeno y el aire comprimido . [64]
Se han puesto en marcha varias iniciativas de normalización y certificación en materia de biocombustibles. La "Mesa Redonda sobre Biocombustibles Sostenibles" es una iniciativa internacional que reúne a agricultores, empresas, gobiernos, organizaciones no gubernamentales y científicos interesados en la sostenibilidad de la producción y distribución de biocombustibles. Durante 2008, la Mesa Redonda está desarrollando una serie de principios y criterios para la producción sostenible de biocombustibles a través de reuniones, teleconferencias y debates en línea. [65] En una línea similar, el estándar Bonsucro se ha desarrollado como un certificado basado en métricas para productos y cadenas de suministro, como resultado de una iniciativa en curso de múltiples partes interesadas que se centra en los productos de la caña de azúcar , incluido el combustible de etanol. [66]
La mayor fabricación de biocombustibles requerirá un aumento de las superficies de tierra que se utilizarán para la agricultura. Los procesos de biocombustibles de segunda y tercera generación pueden aliviar la presión sobre la tierra, porque pueden utilizar biomasa residual y fuentes de biomasa existentes (sin explotar), como residuos de cultivos y potencialmente incluso algas marinas.
En algunas regiones del mundo, una combinación de una creciente demanda de alimentos y una creciente demanda de biocombustibles está provocando deforestación y amenazas a la biodiversidad. El ejemplo mejor informado de esto es la expansión de las plantaciones de palma aceitera en Malasia e Indonesia, donde se está destruyendo la selva tropical para establecer nuevas plantaciones de palma aceitera. Es un dato importante que el 90% del aceite de palma producido en Malasia se utiliza en la industria alimentaria; [67] por lo tanto, los biocombustibles no pueden ser considerados los únicos responsables de esta deforestación. Existe una necesidad apremiante de producir aceite de palma sostenible para las industrias alimentaria y de combustibles; El aceite de palma se utiliza en una amplia variedad de productos alimenticios. La Mesa Redonda sobre Biocombustibles Sostenibles está trabajando para definir criterios, estándares y procesos para promover los biocombustibles producidos de manera sostenible. [68] El aceite de palma también se utiliza en la fabricación de detergentes y en la generación de electricidad y calor tanto en Asia como en todo el mundo (el Reino Unido quema aceite de palma en centrales eléctricas alimentadas con carbón para generar electricidad). [ cita necesaria ]
Es probable que en los próximos años se dedique una superficie importante a la caña de azúcar a medida que aumente la demanda de etanol en todo el mundo. La expansión de las plantaciones de caña de azúcar ejercerá presión sobre los ecosistemas nativos ambientalmente sensibles, incluida la selva tropical de América del Sur. [69] En los ecosistemas forestales, estos efectos por sí solos socavarán los beneficios climáticos de los combustibles alternativos, además de representar una gran amenaza para la biodiversidad global. [70]
Aunque generalmente se considera que los biocombustibles mejoran la producción neta de carbono, el biodiesel y otros combustibles producen contaminación del aire local, incluidos óxidos de nitrógeno , la principal causa del smog . [ cita necesaria ]
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