Biocombustibles en Brasil

XI I Curso de Regulación Energética de ARIAE
Cartagena de Indias
27 al 31 de octubre de 2014
Biocombustibles en
Brasil
Luís Eduardo Duque Dutra
Asesor - Agência Nacional do Petróleo, Gás Natural e Biocombustíveis
Profesor Adjunto - Escola de Química da Universidade Federal do Rio de Janeiro
Duque Dutra
1
Sumario
• Introducción a los biocombustibles: tendencia reciente • Condiciones técnicas para la producción
• Del campo al vehículo: la experiencia brasileña
• La competencia con la gasolina: costo, productividad y crisis
Duque Dutra
2
El liderazgo brasileño
Matriz energética – Brasil en 2012 Fuente
Participación
Carbón
6,1%
Petróleo
38,5%
Gas Natural
11,0%
Uranio
1,4%
Madera, eólico etc.
12,5%
Hidroeléctrica
14,2%
Caña
16,4%
Renovables / matriz energética
Brasil Mundo OCDE
43%
13%
7,6%
Fuente: MME y OCDE
Duque Dutra
3
La reducción de GEI por biocombustibles en %
Frente al diesel
100
Reducción de emisiones GEI
90
Frente a la gasolina
91
90
80
70
69
60
50
40
30
44
31
20
10
0
Biodiesel de palma Biodiesel de soja Biodiesel de colza
Duque Dutra
Etanol de caña
Etanol de maíz
4
La producción de etanol
Mundo, año de 2012, litros
Región
Producción
América Norte e Central
Sudamérica
52.112
21.953
Europa
4.311
Asia
3.605
Australia 269
África 159
Duque Dutra
País
Prod
Estados Unidos
50.412
Brasil
21.033
China
2.101
Canada
1.699
5
Iniciativas para los biocombustibles
Duque Dutra
6
Uso de etanol en el mundo
Situación en 2008
Duque Dutra
7
Uso de biodiesel en el mundo
Situación en 2008
Duque Dutra
8
Biocombustibles líquidos América del Nord
-E: Maíz, avena, trigo
-B: Soya, canola, aceite
usado, grasas animales,
palma
Europa
-E: remolacha, trigo
-B: Colza
América Latina y
Caribe
-E: Caña, maíz
-B: Soya, palma
Asia
África
Disponibilidad agrícola
-E: Caña
-B: palma, jatropha
Duque Dutra
-E: Caña, maíz
-B: Palma, jatropha,
aceite usado, grasas
animales, coco
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Introducción de los biocombustibles
Programas de introducción de biocombustibles
Fuerzas motivadoras:
– Estratégicas: dependencia externa, matriz energética, desarrollo tecnológico
– Económicas: reducir importación de hidrocarburos, desarrollo agrícola, impactos en precios internos, impuestos y tasas, créditos de carbón, exportaciones.
– Ambientales: reducción de contaminantes, reducción de CO2, uso de energías renovables, preservación de bosques, uso sostenible del suelo y agua
– Sociales: mantenido de poblaciones en el campo, generación de empleos, seguridad alimentar
Resultados diversos en diferentes países: buscar sinergias y puntos de equilibrio entre fuerzas antagónicas
Duque Dutra
10
El desafío de los biocombustibles Cuestiones a responder:
–
–
–
–
–
¿Pequeña o gran escala de producción?
¿ Como producir de forma incluyente?
¿ Alimentos o energía?
¿ Uso obligatorio o no?
¿ Cual el nivel de apoyo necesario y adecuado socialmente? Política Pública
Dibujo de la regulación
Obstáculos a superar:
–
–
–
–
–
–
Viabilidad económica – incentivos al productor o al uso final
Materias primas locales y de bajo costo
Valoración de todos los subproductos Cadena eficiente y sostenible
Inversiones necesarias
Mantener la calidad del producto Duque Dutra
Característica local
11
Sumario
• Introducción a los biocombustibles: tendencia reciente • Condiciones técnicas para la producción
• Del campo al vehículo: la experiencia brasileña
• La competencia con la gasolina: costo, productividad y crisis
Duque Dutra
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Comparación entre materias primas
Materia prima
Caña
Maíz
Trigo
Remolacha
Yuca Lignocelulósis *
Relación de energía
8,0 – 9,3
0,6 – 2,0
0,97 – 1,11
1,2 – 1,8
1,6 – 1,7
8,3 – 8,4
Emisiones evitadas de CO2
80% ‐ 89%
‐30% ‐ 38 % 19% ‐ 47%
35% ‐ 56%
63%
66% ‐ 73%
*Estimativa – proceso en desarrollo
Fuente: Horta Nogueira, 2008
Duque Dutra
13
El contenido energético de la caña
Duque Dutra
14
El etanol de maíz
Ciclo: abril a noviembre –
USA
Almidón ‐> azúcares
Destinación del maíz producido en USA
Duque Dutra
Productividad: 9 t/ha o alrededor de 4000 l/ha
15
Otras materias primas
• Remolacha: azúcares fermentables directamente. – Productividad: 50 a 90 t/ha o alrededor de 7500 l/ha
– Unión Europea
• Yuca: amilácea, similar al maíz
– Productividad: 18 t/ha o alrededor de 3000 l/ha
– Tailandia, China
Caña: 5,300 a 6,500 l/ha
• Trigo: amilácea
– Productividad: 7,5 t/ha o alrededor de 1800 l/ha
– Inglaterra, Alemania Duque Dutra
16
El etanol y los motores Otto
Parámetro
Unidad
Gasolina
Etanol
Calor de combustión
kJ/kg
43.500
28.225
Tonalidad energía
kJ/l
32.180
22.350
Densidad
kg/l
0,72‐0,78
0,792
Octanage RON
90‐100
102‐130
Octanage MON
80‐92
89‐96
330‐400
842‐930
14,5
9,0
calor de vaporización
kJ/kg
relación aire combustible esteq.
Presión de vapor
kPa
40‐65
15‐17
Temp. de ignición
oC
220
420
solubilidad em agua
%v/v
Duque Dutra
~ 0
100
17
Alteraciones necesarias
Etanol en la gasolina
≤ 5%
≤10% ≤25% ≤85% ≥85%
Carburador
inyección de combustible
pompa de combustible
en venta y la compra
filtro combustible
sistema ignición
pocas diferencias entre los motores y infraestructura
tanque combustible
catalizador
motor básico
aceite del motor
colector admisión aire
sistema de escape
partencia en frio
Ventaja principal en la competencia con la gasolina
Duque Dutra
generan costes indirectos reducidos
18
Ventajas y desventajas del empleo del alcohol
–
–
–
–
–
–
–
Recurso renovable
Oxigenado: reduce emisiones de CO, CxHy y partículas
Octanaje elevada – eliminación del plomo
Mejor desempeño del motor – optimización
Mayor eficiencia energética – octanaje
Menores emisiones de CO2 – ciclo de vida
Actividad agroindustrial
Ventajas
Desventajas
– Mayor consumo en km/litro (menor contenido energético)
– Compatibilidad con algunos materiales (algunos tipos de caucho y ligas de aluminio)
– Partencia del motor en frio
– Separación de fases (agua en el etanol)
Duque Dutra
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Sumario
• Introducción a los biocombustibles: tendencia reciente • Condiciones técnicas para la producción
• Del campo al vehículo: la experiencia brasileña
• La competencia con la gasolina: costo, productividad y crisis
Duque Dutra
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La producción del etanol
campos agrícolas ubicados lejos de la floresta amazónica
Duque Dutra
21
La transformación de la caña es un proceso industrial Duque Dutra
22
Porcentaje promedia de etanol en la gasolina
El papel del estado es esencial
Fuente: Horta Nogueira, 2008 – datos de MME – Gobierno brasileño
Duque Dutra
23
El caso del Brasil
Duque Dutra
24
La revolución electrónica
1o vehículo “flexfuel” en el mercado de Brasil ,
inyección electrónica– marzo de 2003
Fuente: VW Brasil, 2003
El coche más deseado de Brasil
Duque Dutra
25
Producción de vehículos a alcohol en Brasil
Pro‐Alcool y la crisis del petróleo Etanol del siglo XXI
Después de cinco años, las En menos cinco años,
ventas de coches flex
90% de los coches representaban 90% del total vendidos eran flex
motores cambiados especialmente
Duque Dutra
26
La logística y la distribución
los cuales
Duque Dutra
27
Oferta y demanda del etanol
Producción de alcohol combustible
Consumo de alcohol combustible
La regulación por ANP
Destilerías
Duque Dutra
29
La regulación de la calidad bioetanol
No conformidad de alcohol hidratado
Proceso de selección
adversa:
Alcohol “mojado”
En 1999, era tres veces más grande
Duque Dutra
30
Sumario
• Introducción a los biocombustibles: tendencia reciente • Condiciones técnicas para la producción
• Del campo al vehículo: la experiencia brasileña
• La competencia con la gasolina: costo, productividad y crisis
Duque Dutra
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Etanol: curva de aprendizaje
Duque Dutra
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Costos relativos del etanol
Costes relativos según la materia prima
Duque Dutra
¿Por qué la caña?
33
Estructura de los precios al consumidor (2012)
El señal fiscal
3,0
2,5
0,72
Margenes comerciales
Impuestos estaduales
Impuestos federales
Precio del etanol - usina
Precio derivado - refinería
R$ / litro
2,0
0,21
1,5
0,41
0,00
1,14
0,70
1,0
0,83
0,5
0,23
0,21
0,00
0,21
0,26
0,36
0,36
0,26
Gasolina C
Etanol hidratado
Diesel
0,0
Duque Dutra
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Factores que afectan los precios del etanol:
• Costos de producción
• Costos de materias primas (caña, maíz, remolacha)
• Costos de energía (residuos combustibles, derivados
de petróleo, carbón, gas natural y electricidad
empleados)
• Precios del petróleo y de la gasolina – como actúan
• El menor rendimiento (en km/l) del etanol debe se reflejar en precios menores que los de la gasolina
• Para flota de vehículos “flex”, esto es esencial
• Precios del azúcar como actúan: • El productor de azúcar y alcohol puede variar la cantidad relativa entre los dos productos.
• Precio de indiferencia para el productor en Brasil: Petanol (US$/litro)= 1,67 Pazúcar (US$/kg)
Duque Dutra
35
Costos y precios del etanol
Fuente: Marcos Jank, Agroconsult
Duque Dutra
36
Ventas y exportaciones
Fuente: Marcos Jank, Agroconsult
Duque Dutra
37
Balanza comercial:
petróleo y derivados
Fuente: Marcos Jank, Agroconsult
Duque Dutra
38
Productividad: maíz x caña
Promedio
Caña 0,2% a.a.
Maíz 1,5%a.a.
Fuente: Marcos Jank, Agroconsult
Duque Dutra
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Productividad en el campo
Ganadería
Caña Brasil
1961 a 1990 1,6% al año
1991 a 2012 1,2% al año
Duque Dutra
40
Aumento de costos en la plantación
Duque Dutra
41
Aumento de costos en la cosecha
Corte, carga y transporte hasta la destilaría Duque Dutra
42
La onda de inversiones
Toma de decisión de inversión hasta 2008
Señal del cambio del tiempo
Duque Dutra
43
Los desafíos, non son pocos … • Un nuevo salto de la producción
• Nueva infraestructura de distribución
• Lo potencial de los beneficios de la productividad
• El proceso de diversificación
• El progreso tecnológico Duque Dutra
44
Producción de Etanol
REGIÃO NORDESTE 83 UNIDADES INDUSTRIAIS:
 AÇÚCAR
8
 ETANOL
19
 ETANOL E AÇÚCAR 56
9%
da produção de etanol
9% de la producción Em
operação
En operación
Em
construção
En construcción
REGIÃO CENTRO‐SUL 349 UNIDADES INDUSTRIAIS:
 AÇÚCAR
8
 ETANOL
59
 ETANOL E AÇÚCAR 282
Produção em 2011:
22,9 bilhões de litros
91% de la producción 91% da produção de etanol
Duque Dutra
FONTE: Ministério de Minas e Energia – Ministério da Agriculture, 2010
45
Un nuevo salto
Dinámica cíclica del sector ¿Cómo casi doblar la producción?
Duque Dutra
46
Potencial de los beneficios de la productividad
Duque Dutra
47
Destinación de la caña
Destinación de la producción nacional, cosecha 2012/2013 por ventas
Destinación
Consumo alcohol comb
Exportación de alcohol
Consumo de azúcar
Exportación de azúcar Generación electricidad
Otros usos Porcentaje
35%
7%
15%
38%
3%
2%
Fuente: Unica
Duque Dutra
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Desafíos futuros Generar más energía ¿Cómo? – Mejorar el ajuste de la caldera
– Aprovechamiento de la paja e de la punta
Por le menos más 30% de energía
– Biogás
Bio‐digestion de la vinaza, de la paja y del bagazo Tecnología de bio‐digestion orgánica (cuello de botella)
Competencia con el etanol de segunda generación
– Etanol de secunda generación (celulósico) Rendimiento 40‐50% superior sin ampliación de el área plantada
Costo de la enzima e de la operación – Bio‐plastico
A partir del metanol y del etanol Duque Dutra
49
Biodestilería – La ultima etapa du proceso de diversificación
Duque Dutra
50
Hidrólisis de residuos lignocelulósicos
– Procesos en desarrollo
– La hidrólisis de celulosas produce azúcares aptos para fermentación
– Existen aún problemas tecnológicos que quedan sin solución
• Rompimiento de los polisacáridos: procesos físicos, químicos o combinados
• Procesos físicos: explosión por vapor o termo‐hidrólisis
• Procesos químicos: hidrólisis ácida, básica, por solventes o biológica
Desafíos: aumentar eficiencia de los procesos y reducir costos de producción ¿Cómo ir de la invención hasta la inovación? Duque Dutra
51
Gracias
Agência Nacional do Petróleo, Gás Natural e Biocombustíveis
ANP
Av. Rio Branco, 65 – Centro – Rio de Janeiro – Brasil
12º ao 22º andar
Telefone: +55 (21) 2112-8100
www.anp.gov.br
Duque Dutra
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