Temas relacionados con los biocombustibles

Existen varios problemas sociales, económicos, ambientales y técnicos relacionados con la producción y el uso de biocombustibles, que se han discutido en los medios de comunicación populares y en las revistas científicas. Estos incluyen: el efecto de la moderación de los precios del petróleo, el debate «alimentos contra combustible», el potencial de reducción de la pobreza, los niveles de emisiones de carbono, la producción sostenible de biocombustibles, la deforestación y la erosión del suelo, la pérdida de biodiversidad, el efecto en los recursos hídricos, las posibles modificaciones necesarias para funcionar. El motor del biocombustible, así como el balance energético y la eficiencia. El Panel de Recursos Internacionales, que proporciona evaluaciones científicas independientes y asesoramiento de expertos en una variedad de temas relacionados con los recursos, evaluó las cuestiones relacionadas con el uso de biocombustibles en su primer informe Hacia la producción sostenible y el uso de recursos: Evaluación de biocombustibles. En él, describía los factores más amplios e interrelacionados que deben considerarse al decidir los méritos relativos de perseguir un biocombustible sobre otro. Llegó a la conclusión de que no todos los biocombustibles tienen el mismo rendimiento 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.

Efectos sociales y económicos.

Moderación del precio del petróleo
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 severa interrupción del suministro y el consiguiente choque de precios. El informe sugirió que los biocombustibles podrían algún día ofrecer una alternativa viable, pero también que «las implicaciones del uso de los biocombustibles para la seguridad mundial, así como para la salud económica, ambiental y pública deben evaluarse más a fondo».

Según Francisco Blanch, estratega de productos básicos de Merrill Lynch, el petróleo crudo se vendería un 15% más alto y la gasolina sería un 25% más cara si no fuera por los biocombustibles.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.

Debate de «alimentos contra combustible»
Food vs fuel es el debate sobre el riesgo de desviar tierras de cultivo o cultivos para la producción de biocombustibles en detrimento del suministro de alimentos a escala mundial. Esencialmente, el debate se refiere a la posibilidad de que los agricultores al aumentar su producción de estos cultivos, a menudo a través de incentivos de subsidios del gobierno, su tiempo y tierra se desvíen de otros tipos de cultivos sin biocombustibles que aumentan el precio de los cultivos sin biocombustibles debido a Disminución de la producción. Por lo tanto, no es solo que hay un aumento en la demanda de alimentos básicos, como el maíz y la yuca, lo que sostiene a la mayoría de los pobres del mundo, sino que también tiene el potencial de aumentar el precio de los cultivos restantes que estos individuos de otra manera Necesitan utilizar para complementar sus dietas. Un estudio reciente para el Centro Internacional de Comercio y Desarrollo Sostenible muestra que la expansión del etanol impulsada por el mercado en los Estados Unidos incrementó los precios del maíz en un 21 por ciento en 2009, en comparación con los precios que habrían tenido la producción de etanol congelada a los niveles de 2004. Un estudio de noviembre de 2011 establece que los biocombustibles, su producción y sus subsidios son las causas principales de los choques de precios agrícolas. El argumento contrario incluye consideraciones sobre el tipo de maíz que se utiliza en los biocombustibles, a menudo el maíz de campo no es adecuado para el consumo humano; la porción del maíz que se usa en etanol, la porción de almidón; y el efecto negativo que tienen los precios más altos para el maíz y los granos en el bienestar del gobierno para estos productos. El debate «alimentos frente a combustibles» o «alimentos o combustibles» es polémico a nivel internacional, con desacuerdo sobre qué tan significativo es esto, qué lo está causando, cuál es el efecto y qué se puede o debe hacer al respecto.

Reducción de pobreza
Los investigadores del Instituto de Desarrollo de Ultramar han argumentado que los biocombustibles podrían ayudar a reducir la pobreza en el mundo en desarrollo, a través del aumento del empleo, multiplicadores de crecimiento económico más amplios y la estabilización de los precios del petróleo (muchos países en desarrollo son importadores netos de petróleo). 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 los recursos agrícolas limitados: inversión de capital, tierra, agua y el costo neto de los alimentos para los pobres.

En lo que respecta al potencial de reducción o exacerbación de la pobreza, los biocombustibles se basan en muchas de las mismas deficiencias normativas, reglamentarias o de inversión que impiden la agricultura como vía para la reducción de la pobreza. Dado que muchas de estas deficiencias requieren mejoras políticas a nivel de país en lugar de global, abogan por un análisis país por país de los posibles efectos de los biocombustibles en la pobreza. Esto consideraría, entre otras cosas, los sistemas de administración de la tierra, la coordinación del mercado y la priorización de la inversión en biodiesel, ya que esto ‘genera más mano de obra, tiene menores costos de transporte y utiliza una tecnología más simple’. 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.

Producción sostenible de biocombustibles.
Las 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 los biocombustibles representa una oportunidad para mejorar las perspectivas económicas sostenibles en África, América Latina y Asia empobrecida.

Efectos ambientales

Erosión de suelos y deforestación.
La deforestación a gran escala de árboles maduros (que ayudan a eliminar el CO2 a través de la fotosíntesis, mucho mejor que la caña de azúcar o la mayoría de los cultivos de biocombustibles como materia prima) contribuye a la erosión del suelo, al calentamiento global no sostenible de los niveles atmosféricos de gases de efecto invernadero, la pérdida de hábitat y una reducción de valiosa biodiversidad (tanto en tierra como en océanos). La demanda de biocombustibles ha llevado a limpiar terrenos para plantaciones de aceite de palma. Solo en Indonesia, más de 9,400,000 acres (38,000 km2) de bosque se han convertido en plantaciones desde 1996.

Una parte de la biomasa debe mantenerse en el sitio para apoyar el recurso del suelo. Normalmente esto será en forma de biomasa sin procesar, pero la biomasa procesada también es una opción. Si la biomasa exportada se usa para producir gas de síntesis, el proceso se puede usar para coproducir biochar, un carbón de baja temperatura utilizado como enmienda del suelo para aumentar la materia orgánica del suelo en un grado no práctico con formas menos recalcitrantes de carbono orgánico. Para que la coproducción de biochar se adopte ampliamente, la enmienda del suelo y el valor de secuestro de carbono del carbón coproducido debe exceder su valor neto como fuente de energía.

Algunos comentaristas afirman que la eliminación de biomasa celulósica adicional para la producción de biocombustibles agotará aún más los suelos.

Efecto sobre los recursos hídricos.
El aumento en el uso de biocombustibles aumenta la presión sobre los recursos hídricos en al menos dos formas: el uso del agua para el riego de cultivos utilizados como materias primas para la producción de biodiesel; y el uso del agua en la producción de biocombustibles en las refinerías, principalmente para hervir y enfriar.

En muchas partes del mundo se necesita irrigación completa o complementaria para el cultivo de materias primas. Por ejemplo, si en la producción de maíz (maíz) la mitad de las necesidades de agua de los cultivos se cubren mediante riego y la otra mitad a través de la lluvia, se necesitan aproximadamente 860 litros de agua para producir un litro de etanol. Sin embargo, en los Estados Unidos, solo el 5-15% del agua requerida para el maíz proviene de la irrigación, mientras que el otro 85-95% proviene de la lluvia natural.

En los Estados Unidos, el número de fábricas de etanol casi se ha triplicado, de 50 en 2000 a alrededor de 140 en 2008. Más o menos 60 están en construcción, y se planean muchas más. Los proyectos están siendo cuestionados por los residentes en los tribunales de Missouri (donde se extrae agua del Acuífero Ozark), Iowa, Nebraska, Kansas (todos los cuales extraen agua del Acuífero de Ogallala no renovable), Illinois central (donde se extrae el agua del Mahomet Aquifer) y Minnesota.

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 Independencia y Seguridad Energética de los EE. UU. Para combustibles renovables para el año 2022 tendría un alto costo en los estados de Florida y Georgia. El sorgo dulce, que realizó el mejor de los cuatro, aumentaría la cantidad de extracciones de agua dulce de los dos estados en casi un 25%.

Contaminación
El formaldehído, el acetaldehído y otros aldehídos se producen cuando los alcoholes se oxidan.Cuando solo se agrega una mezcla de etanol al 10% a la gasolina (como es común en el gasohol E10 estadounidense y en otros lugares), las emisiones de aldehído aumentan en un 40%. Sin embargo, algunos resultados del estudio son contradictorios en este hecho, y reducir el contenido de azufre de las mezclas de biocombustibles reduce los niveles de acetaldehído. La combustión de biodiesel también emite aldehídos y otros compuestos aromáticos potencialmente peligrosos que no están regulados en las leyes de emisiones.

Muchos aldehídos son tóxicos para las células vivas. El formaldehído reticula de forma irreversible los aminoácidos de las proteínas, lo que produce la carne dura de los cuerpos embalsamados. En concentraciones altas en un espacio cerrado, el formaldehído puede ser un irritante respiratorio importante que causa hemorragias nasales, dificultad respiratoria, enfermedad pulmonar y dolores de cabeza persistentes. El acetaldehído, que se produce en el cuerpo por los bebedores de alcohol y se encuentra en la boca de los fumadores y aquellos con una higiene bucal deficiente, es carcinógeno y mutagénico.

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 los seres 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 etanol combustible. El formaldehído atmosférico fue un 160% más alto en Brasil, y el acetaldehído fue un 260% más alto.

Problemas técnicos

Eficiencia energética y balance energético.
A pesar de su ocasional proclamación como combustible «verde», los biocombustibles de primera generación, principalmente el etanol, no están exentos de sus propias emisiones de GEI. Si bien el etanol produce menos emisiones de GEI en general 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 CO2 por galón, en comparación con 8,02 kg de CO2 por galón para etanol E10 y 1,34 kg de CO2 por galón para 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 (CO2), mientras que el etanol a base de caña de azúcar requiere 42.43 GJ / ha y produce 2268.26 kg / ha de CO2 bajo el supuesto de producción de energía no neutra en carbono. Estas emisiones provienen de la producción agrícola, el cultivo de cultivos y el procesamiento del etanol. Una vez que el etanol se mezcla con la gasolina, se obtiene un ahorro de carbono de aproximadamente 0,89 kg de CO2 por galón consumido (USDOE, 2011a).

Viabilidad económica
Desde el punto de vista de la producción, 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 con una rotación normal de maíz y soya) y casi tres veces tanto como restos de maíz (165 gal / acre) y hierba de césped (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 este momento, los costos de conversión de combustibles celulósicos, a $ 1.46 por galón, fueron aproximadamente el doble que el del etanol a base de maíz, a $ 0.78 por galón. Los biocombustibles celulósicos procedentes de restos de maíz y miscanthus eran un 24% y un 29% más caros que el etanol de maíz, respectivamente, y el biocombustible de pasto de cesped es más del doble que el etanol de maíz.

Emisiones de carbon
Los biocombustibles y otras formas de energía renovable pretenden ser neutros en carbono o incluso negativos en carbono. Carbono neutro significa que el carbono liberado durante el uso del combustible, por ejemplo, a través de la quema para transportar o generar electricidad, es reabsorbido y equilibrado por el carbono absorbido por el crecimiento de nuevas plantas. Estas plantas luego se cosechan para hacer 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 en la atmósfera, reduciendo las contribuciones humanas al calentamiento global. Se logra un objetivo negativo de carbono cuando una parte de la biomasa se utiliza para el secuestro de carbono. Calcular exactamente la cantidad de gas de efecto invernadero (GEI) que se produce en la quema de biocombustibles es un proceso complejo e inexacto, que depende en gran medida del método por el cual se produce el combustible y otras suposiciones en el cálculo.

Las emisiones de carbono (huella de carbono) producidas por los biocombustibles se calculan utilizando una técnica llamada Análisis del ciclo de vida (ACV). Esto utiliza un enfoque «desde la cuna hasta la tumba» o «bien 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 utilizar el combustible en automóviles y camiones. Se han realizado muchos ACV diferentes para diferentes biocombustibles, con resultados muy diferentes. Varios análisis de pozo a rueda para los biocombustibles han demostrado que los biocombustibles de primera generación pueden reducir las emisiones de carbono, con ahorros dependiendo de la materia prima utilizada, y los biocombustibles de segunda generación pueden producir ahorros aún mayores en comparación con el uso de combustibles fósiles. Sin embargo, esos estudios no tuvieron en cuenta las emisiones de la fijación de nitrógeno o las emisiones de carbono adicionales debido a los cambios indirectos en el uso de la tierra. Además, muchos estudios de ACV no analizan el efecto de los sustitutos que pueden ingresar al mercado para reemplazar los productos actuales basados ​​en biomasa. En el caso de Crude Tall Oil, una materia prima utilizada en la producción de productos químicos de pino y que ahora se desvía para su uso en biocombustibles, un estudio de LCA encontró que la huella de carbono global de productos químicos de pino producidos a partir de CTO es 50 por ciento más baja que los productos sustitutos usados. en la misma situación compensando cualquier ganancia de utilizar un biocombustible para reemplazar los combustibles fósiles. Además, el estudio mostró 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, produciendo globalmente más de 3 mil millones de libras de productos químicos de pino al año en refinerías complejas y de alta tecnología y proporcionando empleos directa e indirectamente para decenas de miles de trabajadores.

Un documento 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. En comparación con la gasolina en un 93 y 50 por ciento respectivamente. Un segundo artículo publicado en el mismo número de Sciencexpress, por un equipo liderado por Fargione de The Nature Conservancy, encontró que se genera una deuda de carbono cuando se eliminan las tierras naturales y se convierten a la producción de biocombustibles y a la producción de cultivos cuando las tierras agrícolas se desvían a Producción de biocombustibles, por lo tanto, esta deuda de carbono se aplica tanto a cambios directos como indirectos en el uso de la tierra.

Los estudios de Searchinger y Fargione obtuvieron una atención destacada tanto en los medios populares como en las revistas científicas. La metodología, sin embargo, generó algunas críticas, con Wang y Haq del Laboratorio Nacional de Argonne publicaron una carta pública y enviaron sus críticas sobre el artículo de Searchinger a Letters to Science. Otra crítica de Kline y Dale del Laboratorio Nacional de Oak Ridge fue publicada en Letters to Science. Argumentaron que Searchinger et al. y Fargione et al. «… no proporcionan un apoyo adecuado para su afirmación de que los biocombustibles causan altas emisiones debido al cambio en el uso de la tierra. La industria de biocombustibles de los EE. UU. también reaccionó, afirmando en una carta pública, que el» estudio de Searchinger es claramente el «peor escenario» «análisis …» y que este estudio «se basa en una larga serie de supuestos altamente subjetivos …».

Diseño del motor
Las modificaciones necesarias para hacer funcionar los 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 en biobutanol. Sin embargo, se necesitan modificaciones menores para funcionar con bioetanol o biometanol. Los motores diesel pueden funcionar con los últimos combustibles, así como con aceites vegetales (que son más baratos). Sin embargo, esto último solo es posible cuando el motor ha sido previsto con inyección indirecta. Si no hay inyección indirecta, el motor debe estar equipado con esto.

Campañas
Una serie de ONG medioambientales hacen campaña contra la producción de biocombustibles como una alternativa a gran escala a los combustibles fósiles. Por ejemplo, Amigos de la Tierra declara que «la prisa actual por desarrollar agrocombustibles (o biocombustibles) en gran escala no está bien concebida y contribuirá a un comercio ya insostenible sin resolver los problemas del cambio climático o la seguridad energética». Algunos grupos ambientalistas principales apoyan los biocombustibles como un paso significativo hacia la desaceleración o la detención del cambio climático global. Sin embargo, los grupos ambientalistas de apoyo generalmente sostienen la opinión de que la producción de biocombustibles puede amenazar el medio ambiente si no se realiza de manera sostenible. Este hallazgo ha sido respaldado por informes de la ONU, el IPCC y algunos otros grupos sociales y ambientales más pequeños, como el EEB y el Banco Sarasin, que en general siguen siendo negativos sobre los biocombustibles.

Como resultado, las organizaciones gubernamentales y medioambientales se están volcando contra los biocombustibles fabricados de forma no sostenible (por la presente, prefieren ciertas fuentes de petróleo como jatropha y lignocelulosa sobre aceite de palma) y piden un apoyo global para esto.Además, además de respaldar estos biocombustibles más sostenibles, las organizaciones medioambientales están redirigiendo a nuevas tecnologías que no utilizan motores de combustión interna como el hidrógeno y el aire comprimido.

Se han establecido varias iniciativas de establecimiento de estándares y certificación sobre el tema de los 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 discusiones en línea. De manera 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 etanol combustible.

El aumento de la fabricación de biocombustibles requerirá el aumento de las áreas terrestres que se utilizarán para la agricultura. Los procesos de biocombustibles de segunda y tercera generación pueden aliviar la presión sobre la tierra, ya que pueden utilizar residuos de biomasa y fuentes de biomasa existentes (sin explotar), como residuos de cultivos e incluso algas marinas.

En algunas regiones del mundo, una combinación de la creciente demanda de alimentos y la creciente demanda de biocombustibles está causando deforestación y amenazas a la biodiversidad.El mejor ejemplo 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 hecho importante que el 90% del aceite de palma producido en Malasia es utilizado por la industria alimentaria; por lo tanto, los biocombustibles no pueden ser los únicos responsables de esta deforestación. Existe una necesidad apremiante de producción de aceite de palma sostenible para las industrias de alimentos y 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. 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 las centrales eléctricas de carbón para generar electricidad).

Es probable que se dedique un área importante a la caña de azúcar en los próximos años 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 en América del Sur. En los ecosistemas forestales, estos efectos socavarán los beneficios climáticos de los combustibles alternativos, además de representar una gran amenaza para la biodiversidad mundial.

Aunque generalmente se considera que los biocombustibles mejoran la producción neta de carbono, el biodiesel y otros combustibles sí producen contaminación local del aire, incluidos los óxidos de nitrógeno, la principal causa del smog.