Biotecnologa Agricola

Biotecnologa Agricola

Biocombustibles: Materias Primas o Cultivos, Tratamientos y Usos1. IntroduccinEn este siglo la humanidad afronta una grave problemtica debido al aumento de la demanda energtica mundial, agotamiento de los combustibles fsiles, incremento del precio del petrleo y las dificultades ambientales causadas por los gases de invernadero tales como la contaminacin local del aire y el calentamiento global. Esta situacin demanda urgentemente fuentes alternativas de energa basadas en procesos sustentables, renovables y amigables con el ambiente, que adems posibiliten la captura de CO2.

Los biocombustibles son portadores de energa que almacenan la energa derivada de la biomasa. Se puede utilizar una amplia gama de fuentes de biomasa para producir bioenerga en diversas formas. Por ejemplo, los alimentos, las fibras y los residuos de madera elaborada provenientes del sector industrial; los cultivos energticos, los cultivos de rotacin breve y los desechos agrcolas provenientes del sector de la agricultura, tanto como los residuos provenientes del sector forestal, se pueden usar para generar electricidad, calor y energa combinados y otras formas de bioenerga. De los biocombustibles se puede decir que son una fuente de energa renovable, ya que son una forma de energa solar transformada.Todos ellos reducen el volumen total de CO2 que se emite en la atmsfera, ya que lo absorben a medida que crecen y emiten prcticamente la misma cantidad que los combustibles convencionales cuando se queman, por lo que se produce un proceso de ciclo cerrado.

2. Objetivo Desarrollar conocimientos sobre el uso y produccin de biocombustibles con relacin a la seguridad alimentaria. Buscar la concientizacin de la poblacin con lo referente al tema de biocombustibles.

3. Revisin Bibliogrfica

Biocombustibles

Definicin Se entiende por Biocombustibles, al Biodiesel, Bioetanol y Biogas que se produzcan a partir de materias primas de origen agropecuario, agroindustrial o desechos orgnicos.Los Biocombustibles usan la biomasa vegetal sirviendo de fuente de energa renovable para los motores empleados. Su uso genera una menor contaminacin ambiental y son una alternativa viable al agotamiento de energas fsiles, como el gas y el petrleo, donde ya se observa incremento sostenible en sus precios. Es importante destacar que los Biocombustibles son una alternativa ms, en vistas a buscar fuentes de energas sustitutivas, que sirvan de transicin hacia una nueva tecnologa.Biocombustibles primarios: como la lea, las astillas y los grnulos de madera son aquellos en los que el material orgnico se usa esencialmente en su forma natural (tal como se han recogido). Este tipo de biocombustible es de combustin directa y en general se usa para satisfacer la demanda de combustible para cocinar o generar calefaccin o electricidad en aplicaciones industriales en pequea y gran escala.Biocombustibles secundarios: en forma slida (por ejemplo, el carbn vegetal), lquida (por ejemplo, el etanol, el biodisel y el biopetrleo), o gaseosa (por ejemplo, el biogs, el gas de sntesis y el hidrgeno) pueden usarse en un nmero mayor de aplicaciones, como el transporte y procesos industriales a altas temperaturas.Uso de los Biocombustibles

Los Biocombustibles desarrollados a partir de estos productos, pueden ser utilizados en los motores convencionales sin cambios de consideracin, ya que solamente, y debido a su poder diluyente, solo requieren de ser necesario el reemplazo de las mangueras de conduccin del combustible. Ventajas Una potencial solucin al problema energtico del Pas, y el futuro del sector agrcola no exportador, al darle un nuevo impulso a una gran superficie de hectreas. La creacin de nuevos puestos de trabajo, el incremento de la actividad econmica, la reduccin de la dependencia del petrleo, proveer al desarrollo de energas alternativas y fundamentalmente el cuidado del medio ambiente.Materias primas para biocombustibles

Existen muchas fuentes de suministro de biomasa para la produccin de energa, repartidas entre amplias y diversas zonas geogrficas. Todava hoy, la mayor parte de la energa obtenida a partir de biomasa y usada como combustible se deriva de subproductos o productos de la elaboracin de alimentos, forrajes y fibras. Por ejemplo, los principales subproductos de las industrias forestales se emplean para producir lea y carbn vegetal, a la vez que el licor negro (subproducto del pulpeo) es una fuente importante de combustible para la generacin de bioelectricidad en pases como Brasil, Canad, Estados Unidos de Amrica, Finlandia y Suecia. Una cantidad considerable de calor y energa se deriva de la biomasa forestal recuperada o reciclada y de la biomasa derivada de tierras de cultivo (paja y tallos de algodn) y tierra forestal (astillas y grnulos) se recuperan cantidades cada vez mayores de energa. En los pases productores de azcar o caf, el bagazo de caa y la cscara del caf se utilizan para la combustin directa y para producir calor, energa y vapor. Figura 1.

Biocombustibles: desde la materia prima hasta el uso final

Biocombustibles y agricultura

Cada vez es ms importante el papel de la Agricultura como proveedor de materia prima para la produccin de biocombustibles lquidos para el transporte, en particular etanol y biodisel. La bioenerga moderna constituye una nueva fuente de demanda de productos agrcolas, por lo que abre perspectivas de generacin de ingresos y creacin de empleos. Al mismo tiempo, genera una competencia cada vez ms fuerte por los recursos naturales, particularmente la tierra y el agua, sobre todo a corto plazo, si bien a la larga el aumento de los rendimientos podra mitigar dicha competencia. La competencia por la tierra se convierte en un problema sobre todo cuando algunos de los cultivos (por ejemplo, el maz, el aceite de palma y la soja), que actualmente se cosechan para producir alimentos y pienso, se destinan a la produccin de biocombustibles, o cuando se convierten tierras agrcolas orientadas hacia la produccin de alimentos en tierras para producir biocombustibles. Actualmente, cerca del 85 % de la produccin mundial de biocombustibles lquidos est representada por el etanol. Los dos mayores productores de etanol, Brasil y Estados Unidos de Amrica, dan cuenta de casi el 90 % de la produccin mundial, cuyo 10 % restante se reparte entre Canad, China, la Unin Europea (principalmente Francia y Alemania) y la India. Existen amplias diferencias entre los cultivos en lo que respecta al rendimiento de biocombustible por hectrea, en dependencia tanto de la materia prima y el pas como del sistema de produccin. Estas variaciones se deben lo mismo a diferencias en los rendimientos por hectrea de cultivos y pases que a diferencias entre los cultivos en cuanto a su eficiencia en materia de conversin. Ello supone diferencias considerables respecto de las necesidades de tierra para aumentar la produccin de biocombustibles en dependencia del cultivo y el lugar. Actualmente, la produccin de etanol a partir de la caa de azcar o la remolacha azucarera exhibe los rendimientos ms altos, con Brasil a la cabeza de los pases que producen etanol a partir de la caa de azcar en lo que se refiere al rendimiento de biocombustible por hectrea, seguido de cerca por la India. Los rendimientos por hectrea son algo ms bajos en el caso del maz, aunque con marcadas diferencias entre stos; por ejemplo, en China y los Estados Unidos de Amrica. Lo que cuesta producir biocombustibles a partir de diferentes cultivos en diferentes pases puede seguir patrones muy diferentes. FIGURA 2Conversin de materias primas agrcolas en biocombustibles lquidos

Biotecnologas para biocombustibles de primera generacin

Las variedades de plantas que se utilizan actualmente para producir biocombustibles de primera generacin han sido seleccionadas teniendo en cuenta rasgos agronmicos importantes para la produccin de alimentos o pienso y no caractersticas que favorezcan su uso como materia prima para la produccin de biocombustibles. La biotecnologa puede ayudar a acelerar la seleccin de variedades que sean ms aptas para la produccin de biocombustibles, es decir, con una mayor cantidad de biomasa por hectrea, un mayor contenido de aceites (cultivos de biodisel) o azcares fermentables (cultivos de etanol), o mejores caractersticas de procesamiento que faciliten su conversin en biocombustibles. La fermentacin de azcares es esencial para la produccin de etanol a partir de biomasa. Sin embargo, el microorganismo de fermentacin industrial ms comnmente usado, la levadura Saccharomyces cerevisiae, no sirve para fermentar directamente material feculento, como el almidn de maz. La biomasa debe primero descomponerse (hidrolizarse) en azcares fermentables mediante el uso de unas enzimas llamadas amilasas. Muchas de las enzimas comercialmente disponibles en la actualidad, incluidas las amilasas, se producen con la ayuda de microorganismos modificados genticamente. Se siguen realizando investigaciones sobre la posibilidad de elaborar cepas genticas de levadura capaces de producir amilasas por s solas, de modo que se puedan combinar en un solo paso la hidrlisis y la fermentacin.Biocombustibles y el calentamiento global

Los Biocombustibles emiten casi la misma cantidad de Dixido de Carbono que los combustibles fsiles, pero a diferencia de estos ltimos, el mismo es vuelto a fijar por la masa vegetal a travs del proceso de la fotosntesis. De esta forma se produce un "ciclo de carbono", que hace que el CO2 quemado y liberado a la atmsfera, vuelva a ser fijado y el ciclo tenga como resultado un balance cero, en lo que a emisiones se refiere, no habiendo acumulacin de gases. El ciclo descrito contrasta notoriamente con lo que sucede con la emisin de CO2 producido por la quema de los combustibles fsiles en el cual el carbono liberado, fijado hace miles de millones de aos, es quemado y vuelto a liberar, causando la acumulacin de los mismos en la atmsfera, el efecto invernadero y el calentamiento global.Productos y Subproductos Originados de la produccin de Biocombustibles

Expeller / Pellet, que sirve para alimentos Balanceados. Glicerol, con estos se obtiene la glicerina de alta pureza, que se utiliza en farmacopea y cosmtica.

Crecimiento Potencial de Negocios Agrcola: Siembra y recogida del grano.

Industrias aceiteras: Produccin de aceite.

Industria qumica: Transesterificacin. Compaas Petroleras: Mezcla con Petrleo y distribucin del Biocombustible.

Tipos de BiocombustiblesLos biocombustibles se pueden clasificar segn la fuente y el tipo. Se derivan de productos forestales, agrcolas y pesqueros o desechos municipales, as como de subproductos y desechos de la agroindustria, la industria alimentaria y los servicios alimentarios. Pueden ser slidos, como la lea, el carbn vegetal y los grnulos de madera; lquidos, como el etanol, el biodisel y el aceite de pirlisis, o gaseosos, como el biogs. Tambin se hace una distincin elemental entre biocombustibles primarios (sin elaborar) y secundarios (elaborados)BiodieselEl biodisel es un biocombustible que se fabrica a partir de cualquier grasa animal o aceites vegetales, que pueden ser ya usados o sin usar. Se suele utilizar girasol, canola o soja, los cules, en algunos casos, son cultivados exclusivamente para producirlo. Se puede usar puro o mezclado con gasolina en cualquier proporcin en motores disel. El principal productor de biodisel en el mundo es Alemania, que concentra el 63% de la produccin. Le sigue Francia con el 17%, Estados Unidos con el 10%, Italia con el 7% y Austria con el 3%.

El sistema ms habitual es la transformacin de estos aceites a travs de un proceso de transesterificacin. De este modo, a partir de alcohol metlico, hidrxido sdico (soda custica) y aceite vegetal se obtiene un ster que se puede utilizar directamente en un motor diesel sin modificar, obtenindose glicerina como subproducto. La glicerina puede utilizarse para otras aplicaciones.

Bioetanol El bioetanol, tambin llamado etanol de biomasa, es un alcohol que se obtiene a partir de maz, sorgo, caa de azcar o remolacha. Permite sustituir las gasolinas o naftas en cualquier proporcin y que generan contaminacin ambiental. El bioetanol puede proceder del maz como en los EEUU o de la caa de azcar como el que se fabrica en Brasil, tambin de la remolacha, Trigo, Avena, Cebada, Papa, Biomasa Forestal, Residuos Pecuarios y Residuos de las Cosechas y las agroindustrias. Pero estos no son la nica fuente de azcar sino que tambin puede ser utilizada la celulosa para obtener azcar. La celulosa es una larga cadena formada por eslabones de glucosa. De este modo, casi todo residuo vegetal ser susceptible de ser transformado en azcar y luego gracias a la fermentacin por levaduras obtener el alcohol destilando el producto obtenido.Ventajas Reduccin neta de la emisin de carbono, lo cual tiene una incidencia muy positiva en la problemtica de cambio climtico causado por los gases del efecto de invernadero.

Genera empleos directos e indirectos, correspondientes a los empleos del agro, operacin de biorefineras y empleos temporales para la construccin y montaje de las mismas durante los primeros aos. Lo anterior contribuira a la ampliacin y optimizacin de la frontera agrcola, llevndola incluso a las zonas de cultivos ilcitos, desarrollando las obras de infraestructura necesarias, lo cual tiene un efecto positivo y sinergistico en el desarrollo de las regiones. El alcohol y sus derivados seran muy importantes, no solamente parasustituir importaciones, sino tambin porque crearan nuevas exportaciones con un mayor valor agregado. Esquema Genrico del Proceso de Produccin

BiogsEl Biogs corresponde a una mezcla gaseosa producida por la descomposicin de la materia orgnica en condiciones anaerbicas, es decir, resulta de la fermentacin de los desechos orgnicos y cuyos principales componentes son el Metano (CH4) y el Dixido de carbono (CO2) que se producen como resultado de la fermentacin de la materia orgnica en ausencia de aire por la accin de un microorganismo.El Biogs es una mezcla de gases que est compuesta bsicamente por: Metano (CH4): 40 - 70 % vol.

Dixido de carbono (CO2): 30 - 60 % vol.

Otros gases: 1 - 5 % vol.Ventajas

La fermentacin anaerbica de la materia orgnica produce un residuo de excelentes propiedades fertilizantes y esto le trae beneficios al suelo similares a los que se alcanzan con cualquier materia orgnica. Es decir, acta como mejorador de las caractersticas fsicas, facilitando la aireacin, aumentando la capacidad de retencin de humedad, la capacidad de infiltracin del agua y la capacidad de intercambio catinico.

Acta como fuente de energa y nutrientes para el desarrollo de ncleos microbianos que mejoran la solubilidad de los compuestos minerales del suelo. En este sentido presenta ventajas sobre el uso directo de la materia orgnica.

Depuracin ambiental y ecolgica.

Fertilizantes de gran calidad.

Esquema Genrico del Proceso de Produccin

Biomasa

Esta fue la primera fuente de energa que conoci la humanidad. La madera o incluso los excrementos secos son biocombustibles. Si se administra bien la madera de los bosques puede ser un recurso renovable y mal administrado puede convertirse en un desastre ecolgico. De este modo se propuso la biomasa como fuente de energa. Biomasas pueden ser virutas o aserrn de madera, producto de la limpieza de bosques o incluso de su explotacin racional.

4. DiscusinSe considerara que la produccin de biocombustibles debera llevarse a cabo teniendo en cuenta diversos factores como tipo de cultivo, los niveles productividad ylos costos, pero sobre todo de la existencia de una polticaclara, con reglas de juego bien establecidas por parte delgobierno y del sector privado que equilibren y aseguren una agricultura sostenible, sin necesidad de que se vea afectada.

5. Conclusiones Se logro obtener conocimientos sobre el uso y produccin de biocombustibles relacionados con la seguridad alimentaria.6. Bibliografa consultada

www.Biodisol.com http://es.wikipedia.org/wiki/Biocarburante http://www.google.com.ar/search?q=biocombustibles+pdf&hl=es-AR&gbv=2&gs_l=heirloom-hp.