El biocombustible es un combustible que se produce en un corto período de tiempo a partir de biomasa , en lugar de mediante los muy lentos procesos naturales involucrados en la formación de combustibles fósiles como el petróleo. El biocombustible puede producirse a partir de plantas o de residuos biológicos agrícolas, domésticos o industriales . [1] Los biocombustibles se utilizan principalmente para el transporte, pero también pueden utilizarse para calefacción y electricidad. [2] : 173 [3] Los biocombustibles (y la bioenergía en general) se consideran una fuente de energía renovable . [4] : 11 El uso de biocombustibles ha sido objeto de críticas en relación con el debate " alimentos versus combustible ", diversas evaluaciones de su sostenibilidad y posible deforestación y pérdida de biodiversidad como resultado de la producción de biocombustibles.
En general, los biocombustibles emiten menos emisiones de gases de efecto invernadero cuando se queman en un motor y generalmente se consideran combustibles neutros en carbono, ya que el carbono emitido ha sido capturado de la atmósfera por los cultivos utilizados en la producción. [5] Sin embargo, las evaluaciones del ciclo de vida de los biocombustibles han mostrado grandes emisiones asociadas con el posible cambio de uso de la tierra necesario para producir materias primas adicionales para biocombustibles. [6] [7] Los resultados de las evaluaciones del ciclo de vida (ACV) de los biocombustibles dependen en gran medida de la situación y dependen de muchos factores, incluido el tipo de materia prima, las rutas de producción, las variaciones de datos y las opciones metodológicas. Esto podría agregarse para enfatizar la complejidad y variabilidad en la evaluación de los impactos ambientales de los biocombustibles. [8] Las estimaciones sobre el impacto climático de los biocombustibles varían ampliamente según la metodología y la situación exacta examinada. [6] Por lo tanto, el potencial de mitigación del cambio climático de los biocombustibles varía considerablemente: en algunos escenarios los niveles de emisión son comparables a los de los combustibles fósiles, y en otros escenarios las emisiones de los biocombustibles resultan en emisiones negativas .
Se prevé que la demanda mundial de biocombustibles aumentará un 56% durante el período 2022-2027. [9] Se espera que para 2027 la producción mundial de biocombustibles suministre el 5,4% de los combustibles para el transporte del mundo, incluido el 1% del combustible de aviación. [10] Se prevé que aumentará la demanda de biocombustibles para la aviación. [11] [12]
Los dos tipos más comunes de biocombustibles son el bioetanol y el biodiesel . Brasil es el mayor productor de bioetanol, mientras que la UE es el mayor productor de biodiesel. El contenido energético de la producción mundial de bioetanol y biodiesel es de 2,2 y 1,8 EJ al año, respectivamente. [13]
El bioetanol es un alcohol elaborado por fermentación , principalmente a partir de carbohidratos producidos en cultivos de azúcar o almidón como el maíz , la caña de azúcar o el sorgo dulce . La biomasa celulósica , derivada de fuentes no alimentarias, como árboles y pastos, también se está desarrollando como materia prima para la producción de etanol. El etanol se puede utilizar como combustible para vehículos en su forma pura (E100), pero normalmente se utiliza como aditivo de la gasolina para aumentar el octanaje y mejorar las emisiones de los vehículos.
El biodiesel se produce a partir de aceites o grasas mediante transesterificación . Puede usarse como combustible para vehículos en su forma pura (B100), pero generalmente se usa como aditivo diésel para reducir los niveles de partículas, monóxido de carbono e hidrocarburos de los vehículos con motor diésel. [14]
El término biocombustible se utiliza de diferentes maneras. Una definición es "Los biocombustibles son productos de base biológica, en forma sólida, líquida o gaseosa. Se producen a partir de cultivos o productos naturales, como la madera, o residuos agrícolas, como la melaza y el bagazo". [2] : 173
Otras publicaciones reservan el término biocombustible para los combustibles líquidos o gaseosos utilizados para el transporte. [3]
El Sexto Informe de Evaluación del IPCC define el biocombustible como "Un combustible, generalmente en forma líquida, producido a partir de biomasa . Los biocombustibles incluyen el bioetanol de caña de azúcar, remolacha azucarera o maíz, y biodiesel de canola o soja". [15] : 1795 Continúa definiendo la biomasa en este contexto como "material orgánico excluyendo el material fosilizado o incrustado en formaciones geológicas". [15] : 1795 Esto significa que el carbón u otros combustibles fósiles no son una forma de biomasa en este contexto.
Los biocombustibles de primera generación (también denominados "biocombustibles convencionales") se elaboran a partir de cultivos alimentarios cultivados en tierras cultivables. [16] [17] : 447 El contenido de azúcar, almidón o aceite del cultivo se convierte en biodiesel o etanol , mediante transesterificación o fermentación con levadura. [18]
Para evitar el dilema " alimentos versus combustible ", los biocombustibles de segunda generación y los biocombustibles de tercera generación (también llamados biocombustibles avanzados o biocombustibles sostenibles o biocombustibles directos) se elaboran a partir de materias primas que no compiten directamente con los cultivos alimentarios o forrajeros, como los desechos. productos y cultivos energéticos [19] . Se puede utilizar una amplia gama de materias primas de desecho, como las derivadas de actividades agrícolas y forestales, como paja de arroz, cáscara de arroz, astillas de madera y aserrín, para producir biocombustibles avanzados mediante procesos bioquímicos y termoquímicos. [17] : 448
La materia prima utilizada para fabricar los combustibles crece en tierras cultivables pero son subproductos del cultivo principal, o se cultiva en tierras marginales. Las materias primas de segunda generación también incluyen paja, bagazo, pastos perennes, jatrofa, aceite vegetal usado, desechos sólidos municipales, etc. [20]
Los alcoholes producidos biológicamente , más comúnmente etanol, y menos comúnmente propanol y butanol , se producen por la acción de microorganismos y enzimas a través de la fermentación de azúcares o almidones (los más fáciles de producir) o celulosa (más difíciles de producir). La AIE estima que el etanol La producción utilizó el 20% de los suministros de azúcar y el 13% de los suministros de maíz en 2021. [21]
El combustible de etanol es el biocombustible más común en todo el mundo, particularmente en Brasil . Los combustibles alcohólicos se producen mediante la fermentación de azúcares derivados del trigo , el maíz , la remolacha azucarera , la caña de azúcar , la melaza y cualquier azúcar o almidón con el que se puedan elaborar bebidas alcohólicas como el whisky (como los desechos de patatas y frutas , etc.). Los métodos de producción utilizados son la digestión enzimática (para liberar los azúcares de los almidones almacenados), la fermentación de los azúcares, la destilación y el secado. El proceso de destilación requiere un importante aporte de energía para generar calor. A veces el calor se genera con gas natural insostenible , combustible fósil, pero la biomasa celulósica como el bagazo es el combustible más común en Brasil, mientras que los pellets, las astillas de madera y también el calor residual son más comunes en Europa. La conversión de maíz en etanol y otras reservas de alimentos ha llevado al desarrollo del etanol celulósico . [22]
Actualmente el metanol se produce a partir de gas natural , un combustible fósil no renovable . En el futuro se espera que se produzca a partir de biomasa en forma de biometanol . Esto es técnicamente factible, pero actualmente la producción se está posponiendo porque se teme que aún esté pendiente la viabilidad económica. [23] La economía del metanol es una alternativa a la economía del hidrógeno que debe contrastarse con la producción actual de hidrógeno a partir de gas natural.
Butanol ( C
4h
9OH ) se forma mediante fermentación ABE (acetona, butanol, etanol) y las modificaciones experimentales del proceso muestran ganancias netas de energía potencialmente altas con biobutanol como único producto líquido. A menudo se afirma que el biobutanol proporciona un reemplazo directo de la gasolina, porque producirá más energía que el etanol y supuestamente puede quemarse "directamente" en motores de gasolina existentes (sin modificar el motor o el automóvil), [24] es menos corrosivo y menos más soluble en agua que el etanol y podría distribuirse a través de las infraestructuras existentes. También se han diseñado con éxito cepas de Escherichia coli para producir butanol modificando su metabolismo de aminoácidos . [25] Un inconveniente de la producción de butanol en E. coli sigue siendo el alto costo de los medios ricos en nutrientes ; sin embargo, trabajos recientes han demostrado que E. coli puede producir butanol con una suplementación nutricional mínima. [26] Al biobutanol a veces se le llama biogasolina , lo cual es incorrecto ya que es químicamente diferente, siendo un alcohol y no un hidrocarburo como la gasolina.
El biodiesel es el biocombustible más común en Europa. Se produce a partir de aceites o grasas mediante transesterificación y es un líquido similar en composición al diésel fósil/mineral. Químicamente, se compone principalmente de ésteres metílicos (o etílicos) de ácidos grasos ( FAME ). [27] Las materias primas para el biodiesel incluyen grasas animales, aceites vegetales, soja , colza , jatropha , mahua , mostaza , lino , girasol , aceite de palma , cáñamo , berro , Pongamia pinnata y algas . El biodiésel puro (B100, también conocido como biodiésel "puro") reduce actualmente las emisiones hasta un 60% en comparación con el diésel B100 de segunda generación. [28] A partir de 2020 , investigadores del CSIRO[actualizar] de Australia han estado estudiando el aceite de cártamo como lubricante de motor , y los investigadores del Centro de Combustibles Avanzados de la Universidad Estatal de Montana en los EE. UU. han estado estudiando el rendimiento del aceite en un motor diésel grande , y los resultados se describen como un "gran avance". [29]
El biodiesel se puede utilizar en cualquier motor diésel y equipo modificado cuando se mezcla con diésel mineral. También se puede utilizar en su forma pura (B100) en motores diésel, pero pueden producirse algunos problemas de mantenimiento y rendimiento durante el uso en invierno, ya que el combustible se vuelve algo más viscoso a temperaturas más bajas, dependiendo de la materia prima utilizada. [30]
Los sistemas de tipo ' common rail ' y ' inyector unitario ' controlados electrónicamente desde finales de los años 1990 en adelante sólo pueden utilizar biodiésel mezclado con combustible diésel convencional. Estos motores tienen sistemas de inyección de múltiples etapas finamente dosificados y atomizados que son muy sensibles a la viscosidad del combustible. Muchos motores diésel de la generación actual están diseñados para funcionar con B100 sin alterar el motor en sí, aunque esto depende del diseño del riel de combustible . Dado que el biodiesel es un solvente eficaz y limpia los residuos depositados por el diesel mineral, es posible que sea necesario reemplazar los filtros del motor con más frecuencia, ya que el biocombustible disuelve los depósitos viejos en el tanque de combustible y las tuberías. También limpia eficazmente la cámara de combustión del motor de depósitos de carbón, ayudando a mantener la eficiencia.
El biodiésel es un combustible oxigenado , lo que significa que contiene una cantidad reducida de carbono y un mayor contenido de hidrógeno y oxígeno que el diésel fósil. Esto mejora la combustión del biodiesel y reduce las emisiones de partículas del carbono no quemado. Sin embargo, el uso de biodiesel puro puede aumentar las emisiones de NO x [31] El biodiesel también es seguro de manipular y transportar porque no es tóxico y es biodegradable , y tiene un alto punto de inflamación de aproximadamente 300 °F (148 °C) en comparación con el petróleo. combustible diesel, que tiene un punto de inflamación de 125 °F (52 °C). [32]
En muchos países europeos, se utiliza ampliamente una mezcla de biodiésel al 5% y está disponible en miles de gasolineras. [33] [34] En Francia, el biodiesel se incorpora a una tasa del 8% en el combustible utilizado por todos los vehículos diésel franceses. [35] El Grupo Avril produce bajo la marca Diester , una quinta parte de los 11 millones de toneladas de biodiesel consumidas anualmente por la Unión Europea . [36] Es el principal productor europeo de biodiésel. [35]
El diésel verde se puede producir mediante una combinación de procesos bioquímicos y termoquímicos. El diésel verde convencional se produce mediante el hidroprocesamiento de materias primas de aceites biológicos, como aceites vegetales y grasas animales. [37] [38] Recientemente, se produce mediante una serie de procesos termoquímicos como la pirólisis y el hidroprocesamiento. En la ruta termoquímica, el gas de síntesis producido a partir de la gasificación, el bioaceite producido a partir de la pirólisis o el biocrudo producido a partir de la licuefacción hidrotermal se actualiza a diésel verde mediante hidroprocesamiento [39] [40] [41] . El hidroprocesamiento es el proceso de utilizar hidrógeno para reformar una estructura molecular. Por ejemplo, el hidrocraqueo , que es una técnica de hidroprocesamiento ampliamente utilizada en las refinerías, se utiliza a temperaturas y presiones elevadas en presencia de un catalizador para descomponer moléculas más grandes , como las que se encuentran en los aceites vegetales , en cadenas de hidrocarburos más cortas que se utilizan en los motores diésel . [42] El diésel verde también puede denominarse diésel renovable, biodiésel directo, aceite vegetal hidrotratado (combustible HVO) [42] o diésel renovable derivado de hidrógeno. [38] A diferencia del biodiesel, el diesel verde tiene exactamente las mismas propiedades químicas que el diesel a base de petróleo. [42] [43] No requiere nuevos motores, tuberías o infraestructura para su distribución y uso, pero no se ha producido a un costo que sea competitivo con el del petróleo . [38] También se están desarrollando versiones de gasolina. [44] El diésel ecológico está siendo desarrollado en Luisiana y Singapur por ConocoPhillips , Neste Oil , Valero , Dynamic Fuels y Honeywell UOP [38] [45] , así como por Preem en Gotemburgo, Suecia, creando lo que se conoce como Evolution Diesel. [46]
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El aceite vegetal comestible puro y no modificado generalmente no se utiliza como combustible, pero se ha utilizado aceite de menor calidad para este propósito. El aceite vegetal usado se procesa cada vez más para obtener biodiesel o (más raramente) se limpia de agua y partículas y luego se usa como combustible. La AIE estima que la producción de biodiesel utilizó el 17% del suministro mundial de aceite vegetal en 2021. [21]
Los aceites y grasas reaccionan con 10 libras de un alcohol de cadena corta (generalmente metanol) en presencia de un catalizador (generalmente el hidróxido de sodio [NaOH] se puede hidrogenar para obtener un sustituto del diésel). [48] El producto resultante es una cadena lineal Los aceites hidrogenados con un alto índice de cetano , bajos en aromáticos y azufre y no contienen oxígeno, se pueden mezclar con diesel en todas las proporciones. Tienen varias ventajas sobre el biodiesel, incluido un buen rendimiento a bajas temperaturas, sin problemas de estabilidad en el almacenamiento y sin susceptibilidad. al ataque microbiano [49]
La biogasolina se puede producir biológica y termoquímicamente. Utilizando métodos biológicos, un estudio dirigido por el profesor Lee Sang-yup en el Instituto Avanzado de Ciencia y Tecnología de Corea ( KAIST ) y publicado en la revista científica internacional Nature utilizó E. coli modificada alimentada con glucosa que se encuentra en plantas u otros cultivos no alimentarios. producir biogasolina con las enzimas producidas. Las enzimas convirtieron el azúcar en ácidos grasos y luego los convirtieron en hidrocarburos que eran química y estructuralmente idénticos a los que se encuentran en la gasolina comercial. [50] El enfoque termoquímico para producir biogasolina es similar al utilizado para producir biodiesel. [39] [40] [41] La biogasolina también puede denominarse gasolina de uso inmediato o gasolina renovable.
Los bioéteres (también conocidos como éteres de combustible o combustibles oxigenados) son compuestos rentables que actúan como mejoradores del octanaje . "Los bioéteres se producen mediante la reacción de isoolefinas reactivas, como el isobutileno, con bioetanol". [51] [ atribución necesaria ] Los bioéteres se crean a partir de trigo o remolacha azucarera, y también se producen a partir del glicerol residual que resulta de la producción de biodiesel. [52] También mejoran el rendimiento del motor , al tiempo que reducen significativamente el desgaste del motor y las emisiones tóxicas de escape . Al reducir en gran medida la cantidad de emisiones de ozono a nivel del suelo , contribuyen a mejorar la calidad del aire. [53] [54]
En el combustible para el transporte hay seis aditivos de éter: éter dimetílico (DME), éter dietílico (DEE), éter metil terc -butílico (MTBE), éter etil terc -butílico (ETBE), éter terc -amil metílico (TAME) y terc. -amil etil éter (TAEE). [55]
La Asociación Europea de Oxigenados de Combustibles identifica al MTBE y al ETBE como los éteres más utilizados en el combustible para reemplazar el plomo. Los éteres se introdujeron en Europa en la década de 1970 para reemplazar el compuesto altamente tóxico. [56] Aunque los europeos todavía usan aditivos de bioéter, la Ley de Política Energética de EE. UU. de 2005 eliminó el requisito de que la gasolina reformulada incluyera un oxigenado, lo que llevó a que se agregara menos MTBE al combustible. [57] Aunque es probable que los bioéteres reemplacen a los éteres producidos a partir del petróleo en el Reino Unido, es muy poco probable que se conviertan en un combustible en sí mismo debido a la baja densidad de energía. [58]
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Un biocombustible de aviación (también conocido como biocombustible para aviones [59] o combustible de bioaviación (BAF); [60] ) es un biocombustible utilizado para propulsar aviones y es un combustible de aviación sostenible (SAF). La Asociación Internacional de Transporte Aéreo (IATA) lo considera un elemento clave para reducir el impacto ambiental de la aviación . [61] El biocombustible de aviación se utiliza para descarbonizar los viajes aéreos de media y larga distancia. Estos tipos de viajes generan la mayor cantidad de emisiones y podrían prolongar la vida útil de los tipos de aviones más antiguos al reducir su huella de carbono. El queroseno parafínico sintético (SPK) se refiere a cualquier combustible no basado en petróleo diseñado para reemplazar el queroseno para aviones , que a menudo, pero no siempre, se elabora a partir de biomasa.
Los biocombustibles son combustibles derivados de la biomasa a partir de plantas, animales o desechos; Dependiendo del tipo de biomasa que se utilice, podrían reducir las emisiones de CO 2 entre un 20% y un 98% en comparación con el combustible para aviones convencional . [62] El primer vuelo de prueba utilizando biocombustibles mezclados fue en 2008, y en 2011, se permitieron combustibles mezclados con un 50% de biocombustibles en vuelos comerciales. En 2023, la producción de SAF fue de 600 millones de litros, lo que representa el 0,2% del uso mundial de combustible para aviones. [63]
El biocombustible para aviación puede producirse a partir de fuentes vegetales o animales como jatropha , algas , sebo , aceites usados, aceite de palma , babasú y camelina (bio-SPK); a partir de biomasa sólida mediante pirólisis procesada con un proceso Fischer-Tropsch (FT-SPK); con un proceso de alcohol a chorro (ATJ) a partir de la fermentación de residuos; o de la biología sintética a través de un reactor solar . Los motores de pistón pequeños pueden modificarse para quemar etanol .
Los biocombustibles sostenibles son una alternativa a los electrocombustibles . [64] El combustible de aviación sostenible está certificado como sostenible por una organización independiente.
El biogás es una mezcla compuesta principalmente de metano y dióxido de carbono producida por el proceso de digestión anaeróbica de materia orgánica por parte de microorganismos . Otros oligoelementos de esta mezcla incluyen vapor de agua, sulfuro de hidrógeno, siloxanos, hidrocarburos, amoníaco, oxígeno, monóxido de carbono y nitrógeno. [65] [66] Puede producirse a partir de materiales de desecho biodegradables o mediante el uso de cultivos energéticos introducidos en digestores anaeróbicos para complementar la producción de gas. El subproducto sólido, el digestato , se puede utilizar como biocombustible o fertilizante. Cuando se elimina el CO 2 y otras impurezas del biogás, se le llama biometano .
El biogás se puede recuperar a partir de sistemas de procesamiento de residuos de tratamiento biológico mecánico . El gas de vertedero , una forma menos limpia de biogás, se produce en los vertederos mediante digestión anaeróbica natural. Si escapa a la atmósfera, actúa como gas de efecto invernadero .
En Suecia, las centrales eléctricas de "conversión de residuos en energía" capturan biogás metano de la basura y lo utilizan para alimentar sistemas de transporte. [67] Los agricultores pueden producir biogás a partir de estiércol de ganado mediante digestores anaeróbicos. [68]
El gas de síntesis , una mezcla de monóxido de carbono , hidrógeno y diversos hidrocarburos, se produce por combustión parcial de biomasa (combustión con una cantidad de oxígeno que no es suficiente para convertir la biomasa completamente en dióxido de carbono y agua). [49] Antes de la combustión parcial, la biomasa se seca y, en ocasiones, se piroliza . El gas de síntesis es más eficiente que la combustión directa del biocombustible original; Se extrae una mayor parte de la energía contenida en el combustible.
El gas de síntesis se puede quemar directamente en motores de combustión interna, turbinas o pilas de combustible de alta temperatura. [69] El generador de gas de madera , un reactor de gasificación alimentado con madera, puede conectarse a un motor de combustión interna.
El gas de síntesis se puede utilizar para producir metanol , dimetiléter e hidrógeno , o convertirse mediante el proceso de Fischer-Tropsch para producir un sustituto del diésel o una mezcla de alcoholes que se pueden mezclar con gasolina. La gasificación normalmente depende de temperaturas superiores a 700 °C.
La gasificación a baja temperatura es deseable cuando se coproduce biocarbón , pero da como resultado gas de síntesis contaminado con alquitrán .
El término "biocombustibles" también se utiliza para los combustibles sólidos que se obtienen a partir de biomasa, aunque es menos común. [3]
Las algas se pueden producir en estanques o tanques en tierra y en el mar. [70] [71] Los combustibles de algas tienen altos rendimientos, [72] un alto punto de ignición , [73] pueden cultivarse con un impacto mínimo en los recursos de agua dulce , [74] [75] [76] pueden producirse utilizando agua salina y aguas residuales , y son biodegradables y relativamente inofensivos para el medio ambiente si se derraman. [77] [78] Sin embargo, la producción requiere grandes cantidades de energía y fertilizantes, el combustible producido se degrada más rápido que otros biocombustibles y no fluye bien en temperaturas frías. [70] [79]
En 2017, debido a consideraciones económicas, la mayoría de los esfuerzos para producir combustible a partir de algas se abandonaron o se cambiaron hacia otras aplicaciones. [80]
Esta clase de biocombustibles incluye electrocombustibles [ cita requerida ] y combustibles solares . Los electrocombustibles se obtienen almacenando energía eléctrica en los enlaces químicos de líquidos y gases. Los objetivos principales son el butanol , el biodiesel y el hidrógeno , pero incluyen otros alcoholes y gases que contienen carbono como el metano y el butano . Un combustible solar es un combustible químico sintético producido a partir de energía solar. La luz se convierte en energía química , normalmente reduciendo protones a hidrógeno o dióxido de carbono a compuestos orgánicos . [81]
Los biocombustibles de tercera y cuarta generación también incluyen biocombustibles producidos por organismos modificados mediante bioingeniería, es decir, algas y cianobacterias. [82] Las algas y las cianobacterias utilizarán agua, dióxido de carbono y energía solar para producir biocombustibles. [82] Este método de producción de biocombustibles aún se encuentra en el nivel de investigación. Se espera que los biocombustibles secretados por organismos de bioingeniería tengan una mayor eficiencia de conversión de fotones en combustible, en comparación con generaciones anteriores de biocombustibles. [82] Una de las ventajas de esta clase de biocombustibles es que el cultivo de los organismos que producen los biocombustibles no requiere el uso de tierra cultivable. [83] Las desventajas incluyen que el costo de cultivar los organismos productores de biocombustibles es muy alto. [83]
Un biodigestor es un inodoro mecanizado que utiliza la descomposición y la sedimentación para convertir los desechos humanos en un combustible renovable llamado biogás. El biogás se puede producir a partir de sustancias como desechos agrícolas y aguas residuales. [84] [85] El biodigestor utiliza un proceso llamado digestión anaeróbica para producir biogás. La digestión anaeróbica utiliza un proceso químico para descomponer la materia orgánica con el uso de microorganismos en ausencia de oxígeno para producir biogás. [86] Los procesos implicados en la respiración anaeróbica son la hidrólisis, la acidogénesis , la acetogénesis y la metanogénesis . [87]
La producción mundial de biocombustibles fue de 81 Mtep en 2017, lo que representó un aumento anual de alrededor del 3% en comparación con 2010. [4] : 12 En 2017, Estados Unidos fue el mayor productor de biocombustibles del mundo con 37 Mtep, seguido por Brasil y América del Sur con 23. Mtep y Europa (principalmente Alemania) con 12 Mtep. [4] : 12
Una evaluación de 2017 concluyó que: "Los biocombustibles nunca serán un combustible importante para el transporte, ya que simplemente no hay suficiente tierra en el mundo para cultivar plantas que produzcan biocombustibles para todos los vehículos. Sin embargo, pueden ser parte de una combinación energética que nos lleve a un futuro de energías renovables ." [4] : 11
En 2021, la producción mundial de biocombustibles proporcionó el 4,3% de los combustibles para el transporte del mundo, incluida una cantidad muy pequeña de biocombustible para aviación . [10] Se espera que para 2027 la producción mundial de biocombustibles suministre el 5,4% de los combustibles para el transporte del mundo, incluido el 1% del combustible de aviación. [10]
Estados Unidos, Europa, Brasil e Indonesia están impulsando la mayor parte del crecimiento del consumo de biocombustibles. Se prevé que esta demanda de biodiésel, diésel renovable y combustible para biorreactores aumente un 44 % (21 mil millones de litros) durante el período 2022-2027. [89]
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. [90] 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.
Las estimaciones sobre el impacto climático de los biocombustibles varían ampliamente según la metodología y la situación exacta examinada. [6]
En general, los biocombustibles emiten menos emisiones de gases de efecto invernadero cuando se queman en un motor y generalmente se consideran combustibles neutros en carbono, ya que el carbono que emiten ha sido capturado de la atmósfera por los cultivos utilizados en la producción de biocombustibles. [5] Pueden tener emisiones de gases de efecto invernadero que van desde tan solo -127,1 gCO2eq por MJ cuando la captura de carbono se incorpora a su producción hasta aquellas que superan los 95 gCO2eq por MJ cuando el cambio de uso de la tierra es significativo. [40] [41] Varios factores son responsables de la variación en las cifras de emisiones de biocombustibles, como la materia prima y su origen, la técnica de producción de combustible, las definiciones de los límites del sistema y las fuentes de energía. [41] Sin embargo, muchas políticas gubernamentales, como las de la Unión Europea y el Reino Unido, exigen que los biocombustibles tengan al menos un 65% de ahorro en las emisiones de gases de efecto invernadero (o un 70% si se trata de combustibles renovables de origen no biológico) en relación con los combustibles fósiles. [92] [93]
Las evaluaciones del ciclo de vida de los biocombustibles de primera generación han mostrado grandes emisiones asociadas con el posible cambio de uso de la tierra necesario para producir materias primas adicionales para biocombustibles. [6] [7] Si no implica ningún cambio en el uso de la tierra, los biocombustibles de primera generación pueden, en promedio, tener menores emisiones que los combustibles fósiles. [6] Sin embargo, la producción de biocombustibles puede competir con la producción de cultivos alimentarios. Hasta el 40% del maíz producido en Estados Unidos se utiliza para producir etanol [94] y en todo el mundo el 10% de todos los cereales se convierte en biocombustible. [95] Una reducción del 50% en los cereales utilizados para biocombustibles en Estados Unidos y Europa sustituiría todas las exportaciones de cereales de Ucrania . [96] Varios estudios han demostrado que las reducciones de las emisiones procedentes de los biocombustibles se logran a expensas de otros impactos, como la acidificación , la eutrofización , la huella hídrica y la pérdida de biodiversidad . [6]
Se cree que el uso de biocombustibles de segunda generación aumenta la sostenibilidad ambiental, ya que la parte no alimentaria de las plantas se utiliza para producir biocombustibles de segunda generación, en lugar de eliminarse. [97] Pero el uso de biocombustibles de segunda generación aumenta la competencia por la biomasa lignocelulósica, aumentando el costo de estos biocombustibles. [98]
Los biocombustibles de tercera generación, producidos a partir de algas, en teoría no deberían tener un impacto tan negativo en el medio ambiente como los biocombustibles de primera o segunda generación, debido a que los cambios en el uso de la tierra son menores y no requieren el uso de pesticidas para su producción. [99] Sin embargo, al observar los datos, se ha demostrado que el costo ambiental para producir la infraestructura y la energía necesarias para la producción de biocombustibles de tercera generación es mayor que los beneficios proporcionados por el uso de biocombustibles. [100]
La Comisión Europea ha aprobado oficialmente una medida para eliminar gradualmente los biocombustibles a base de aceite de palma para 2030. [101] [102] La agricultura insostenible con aceite de palma ha causado importantes problemas ambientales y sociales, incluida la deforestación y la contaminación.
La producción de biocombustibles puede consumir mucha energía, lo que, si se genera a partir de fuentes no renovables, puede mitigar en gran medida los beneficios obtenidos mediante el uso de biocombustibles. Una solución propuesta para resolver este problema es suministrar a las instalaciones de producción de biocombustibles un exceso de energía nuclear, que puede complementar la energía proporcionada por los combustibles fósiles. [103] Esto puede proporcionar una solución económica en carbono, para ayudar a reducir los impactos ambientales de la producción de biocombustibles.
Los impactos indirectos del cambio en el uso de la tierra de los biocombustibles , también conocidos como ILUC o iLUC (pronunciado como i-luck), se relacionan con la consecuencia no deseada de la liberación de más emisiones de carbono debido a los cambios en el uso de la tierra en todo el mundo inducidos por la expansión de las tierras de cultivo para el etanol. o producción de biodiesel en respuesta a la creciente demanda global de biocombustibles. [104] [105]
A medida que los agricultores de todo el mundo responden al aumento de los precios de los cultivos para mantener el equilibrio entre la oferta y la demanda mundial de alimentos, se talan tierras prístinas para reemplazar los cultivos alimentarios que se desviaron a otros lugares para la producción de biocombustibles. Debido a que las tierras naturales, como los bosques tropicales y los pastizales , almacenan carbono en su suelo y biomasa a medida que las plantas crecen cada año, la limpieza de zonas silvestres para nuevas granjas se traduce en un aumento neto de las emisiones de gases de efecto invernadero . Debido a este cambio externo en las reservas de carbono del suelo y la biomasa, el cambio indirecto de uso de la tierra tiene consecuencias en el equilibrio de gases de efecto invernadero (GEI) de un biocombustible. [104] [105] [106] [107]
Otros autores también han argumentado que los cambios indirectos en el uso de la tierra producen otros impactos sociales y ambientales significativos, que afectan la biodiversidad, la calidad del agua, los precios y el suministro de alimentos , la tenencia de la tierra , la migración de trabajadores y la estabilidad comunitaria y cultural. [106] [108] [109] [110]
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