Luís Eduardo Duque DutraAsesor - Agência Nacional do Petróleo, Gás Natural e Biocombustíveis

Profesor Adjunto - Escola de Química da Universidade Federal do Rio de Janeiro

Biocombustibles en Brasil

XI I Curso de Regulación Energética de ARIAECartagena de Indias

27 al 31 de octubre de 2014

1Duque Dutra

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

2Duque Dutra

3Duque Dutra

Fuente ParticipaciónCarbón 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  43%Mundo  13%OCDE 7,6%

Matriz energética – Brasil en 2012 

El liderazgo brasileño

Fuente: MME y OCDE

4Duque Dutra

90

69

31

91

44

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

Biodiesel de palma Biodiesel de soja Biodiesel de colza Etanol de caña Etanol de maíz

Red

ucc

ión

de

emis

ion

es G

EI

La reducción de GEI por biocombustibles en %

Frente a la gasolinaFrente al diesel

5Duque Dutra

Región Producción

América Norte e Central

52.112

Sudamérica 21.953

Europa 4.311

Asia 3.605

Australia  269

África  159

La producción de etanol

Mundo, año de 2012, litros

País Prod

Estados Unidos 50.412

Brasil 21.033

China 2.101

Canada 1.699

6Duque Dutra

Iniciativas para los biocombustibles

7Duque Dutra

Uso de etanol en el mundo

Situación en 2008

8Duque Dutra

Uso de biodiesel  en el mundo

Situación en 2008

9Duque Dutra

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

África-E: Caña-B: palma, jatropha

Asia-E: Caña, maíz-B: Palma, jatropha, aceite usado, grasas animales, coco

Biocombustibles líquidos 

Disponibilidad agrícola

10Duque Dutra

Programas de introducción de biocombustiblesFuerzas 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

Introducción de los biocombustibles

11Duque Dutra

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? 

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 

El desafío de los biocombustibles 

Política Pública

Dibujo de la regulación

Característica local

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

12Duque Dutra

Duque Dutra 13

Materia prima Relación de energíaEmisiones evitadas 

de CO2

Caña 8,0 – 9,3 80% ‐ 89%Maíz 0,6 – 2,0 ‐30% ‐ 38 % Trigo 0,97 – 1,11 19% ‐ 47%Remolacha 1,2 – 1,8 35% ‐ 56%Yuca  1,6 – 1,7 63%Lignocelulósis * 8,3 – 8,4 66% ‐ 73%

*Estimativa – proceso en desarrolloFuente:  Horta Nogueira, 2008

Comparación entre materias primas

Duque Dutra 14

El contenido energético de la caña

Duque Dutra 15Destinación del maíz producido en USA

Ciclo: abril a noviembre –USA

Almidón ‐> azúcares

Productividad:  9 t/ha  o  alrededor de   4000 l/ha

El etanol de maíz

Duque Dutra 16

• 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

• Trigo: amilácea– Productividad:  7,5 t/ha  o  alrededor de 1800 l/ha– Inglaterra, Alemania  

Otras materias  primas

Caña: 5,300 a 6,500 l/ha

Duque Dutra 17

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

calor de vaporización kJ/kg 330‐400 842‐930

relación aire combustible esteq. 14,5 9,0

Presión de vapor kPa 40‐65 15‐17

Temp. de ignición oC 220 420

solubilidad em agua %v/v ~ 0 100

El etanol y los motores Otto

18Duque Dutra

Etanol en la gasolina ≤ 5% ≤10% ≤25% ≤85% ≥85%Carburador

inyección de combustible

pompa de combustible

filtro combustible

sistema ignición

tanque combustible

catalizador

motor básico

aceite del motor

colector admisión aire

sistema de escape

partencia en frio

Alteraciones necesarias

Ventaja principal en la competencia con la gasolina

en venta y la compra

pocas diferencias entre los motores y  infraestructura

generan costes indirectos reducidos

19Duque Dutra

– 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

– 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)

Ventajas y desventajas del empleo del alcohol

Ventajas

Desventajas

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

20Duque Dutra

21Duque Dutra

La producción del etanol

campos agrícolas ubicados lejos de la floresta amazónica

Duque Dutra 22

La transformación de la caña es un proceso industrial 

23Duque Dutra

Porcentaje promedia de etanol en la gasolina

Fuente: Horta Nogueira, 2008 – datos de MME – Gobierno brasileño

El papel del estado es esencial

Duque Dutra 24

El caso del Brasil

25Duque Dutra

1o vehículo “flexfuel” en el mercado de Brasil , inyección electrónica– marzo de 2003

Fuente: VW Brasil, 2003

La revolución electrónica

El coche más deseado de Brasil

26Duque Dutra

Producción de vehículos a alcohol en Brasil

Pro‐Alcool y la crisis del petróleo Etanol  del siglo XXI

motores cambiados especialmente

En menos cinco  años,90% de los coches  vendidos eran flex

Después de cinco años, las ventas de coches flexrepresentaban 90% del total  

27Duque Dutra

La logística y la distribución

los cuales

Oferta y demanda del etanol

Consumo de alcohol combustible

Producción de alcohol combustible

29Duque Dutra

La regulación por ANP

Destilerías

30Duque Dutra

Proceso de selecciónadversa:

Alcohol “mojado”

En 1999, era tres veces más grande

La regulación de la calidad  bioetanol

No conformidad de alcohol hidratado

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

31Duque Dutra

32Duque Dutra

Etanol: curva de aprendizaje

33Duque Dutra

Costos relativos del etanol

Costes relativos según la materia prima ¿Por qué la caña?

34Duque Dutra

0,36 0,36 0,26

0,83

0,21 0,26

0,41

0,23 0,21

0,21

0,70

0,00

0,72

0,00

1,14

0,0

0,5

1,0

1,5

2,0

2,5

3,0

Gasolina C Etanol hidratado Diesel

R$

/ li

tro

Margenes comerciales Impuestos estaduales

Impuestos federales Precio del etanol - usina

Precio derivado - refinería

Estructura de los precios al consumidor (2012)

El señal fiscal

35Duque Dutra

• Costos de producción• Costos de materias primas (caña, maíz, remolacha)• Costos de energía (residuos combustibles, derivadosde petróleo, carbón, gas natural y electricidadempleados)

• 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)

Factores que afectan los precios del etanol:

36Duque Dutra

Costos y precios del etanol

Fuente: Marcos Jank, Agroconsult

37Duque Dutra

Ventas y exportaciones

Fuente: Marcos Jank, Agroconsult

38Duque Dutra

Balanza comercial:petróleo y derivados

Fuente: Marcos Jank, Agroconsult

39Duque Dutra

Productividad: maíz x caña

Fuente: Marcos Jank, Agroconsult

Promedio

Caña 0,2%  a.a.Maíz 1,5%a.a.

40Duque Dutra

Productividad en el campo

GanaderíaCaña Brasil1961 a 1990 1,6%  al  año1991 a 2012 1,2% al año

41Duque Dutra

Aumento de costos en la plantación

42Duque Dutra

Aumento de costos en la cosecha

Corte, carga y transporte hasta la destilaría 

43Duque Dutra

La onda de inversiones

Señal del cambio del tiempo

Toma de decisión de inversión hasta 2008

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 

44Duque Dutra

FONTE:  Ministério de Minas e Energia – Ministério da Agriculture, 2010

Produção em 2011:22,9 bilhões de litros

REGIÃO NORDESTE 83 UNIDADES INDUSTRIAIS: AÇÚCAR 8 ETANOL 19 ETANOL E AÇÚCAR   56

91% da produção de etanol

9% da produção de etanol

Em operaçãoEm construção

REGIÃO CENTRO‐SUL 349 UNIDADES INDUSTRIAIS: AÇÚCAR 8 ETANOL 59 ETANOL E AÇÚCAR   282

Producción de Etanol

45Duque Dutra

9% de la producción 

En operaciónEn construcción

91% de la producción 

46Duque Dutra

Un nuevo salto

Dinámica cíclica del sector ¿Cómo casi doblar la producción?

47Duque Dutra

Potencial de los beneficios de la productividad

48Duque Dutra

Destinación PorcentajeConsumo alcohol comb 35%Exportación de alcohol 7%Consumo de azúcar 15%Exportación de azúcar  38%Generación electricidad 3%Otros usos  2%Fuente: Unica

Destinación de la producción nacional, cosecha 2012/2013 por ventas

Destinación de la caña

Duque Dutra 49

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 plantadaCosto de la enzima e de la operación 

– Bio‐plasticoA partir del metanol y del etanol  

Desafíos futuros 

50Duque Dutra

Biodestilería – La ultima etapa du proceso de diversificación

Duque Dutra 51

– 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? 

Hidrólisis de residuos lignocelulósicos

Agência Nacional do Petróleo, Gás Natural e Biocombustíveis A N P

Av. Rio Branco, 65 – Centro – Rio de Janeiro – Brasil

12º ao 22º andar

Telefone: +55 (21) 2112-8100

www.anp.gov.br

Gracias

52Duque Dutra