MSc. Ing. Amb. María Belén MIGONE MSc. Ing. Agr. Jorge A

ESTUDIO COMPARATIVO DE ALTERNATIVAS DE GENERACIÓN DE ELECTRICIDAD CON
DIFERENTES BIOCOMBUSTIBLES
MSc. Ing. Amb. María Belén MIGONE
MSc. Ing. Agr. Jorge A. HILBERT
Introducción:
Ante la necesidad constante de un aumento de la generación de energía eléctrica, con una
matriz de producción primaria fuertemente dependiente del gas y del petróleo. Y, ante una
disminución de las reservas probadas en Argentina y el aumento de los precios
internacionales, el país requiere la incorporación de recursos renovables en su matriz
energética.
En este sentido, el uso de biocombustibles para generación de energía eléctrica, en un país
fuertemente desarrollado a nivel agroindustrial, como es la Argentina, se presenta como una
alternativa indudablemente atractiva.
Con un complejo aceitero con tecnología de punta a nivel mundial, el país es uno de los
líderes exportadores de aceite, harina y biodiesel de soja y el tercero en cuanto a porotos.
En lo que respecta al bioetanol, si bien su producción no ha tenido el mismo auge que el
biodiesel, la región del NOA posee un complejo sucro-alcoholero fuertemente desarrollado
al cual se le ha sumado recientemente un pujante desarrollo de la industria del bioetanol a
partir de maíz en la zona agrícola central.
En el caso del biogás, si bien esta tecnología no ha sido desarrollada a su potencial aún, no
existe ningún impedimento desde el punto de vista tecnológico y de provisión de materias
primas para su producción. Por lo tanto, la Argentina posee capacidad para producir y
autoabastecerse tanto de biodiesel, como de bioetanol e incluso biogás como combustibles
en centrales eléctricas.
El presente trabajo se propuso investigar si alguno de los siguientes biocombustibles, a saber,
biodiesel producido a partir de aceite de soja, bioetanol producido a partir de caña de azúcar
y biogás producido a partir de una co-digestión anaeróbica de silaje de maíz de planta entera
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y estiércol de cerdo, presenta mayores ventajas desde el punto de vista ambiental en
comparación a los otros, al ser utilizados para la generación de energía eléctrica en una central
de 1 MW de potencia instalada.
Para evaluar dichas ventajas se calcularon los balances energéticos y de gases de efecto
invernado (GEIs) de cada uno de ellos.
Resultados alcanzados
Las emisiones totales procedentes de la producción de los biocombustibles (Eb) surgen de la
adición de las emisiones procedentes de la extracción o cultivo de las materias primas (eec) y
de las de la transformación de la materia prima en los distintos biocarburantes (ep):
Eb
Biocombustible
tonCO2e/año
Biodiesel
1.196
Bioetanol
872
Biogás
468
Tabla1: Emisiones totales anuales provenientes de la producción de los biocombustibles
Considerando las siguientes emisiones procedentes del combustible fósil de referencia:
Ef
Combustible Fósil
ton CO2e/año
Gasoil
6.219
Nafta
5.207
Gas Natural
4.796
Tabla 2: Emisiones totales de los combustibles fósiles de referencia
Finalmente, la reducción de emisiones de cada uno de los biocarburantes estudiados es:
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Combustible Fósil
Reducción de emisiones
Biodiesel
81%
Bioetanol
86%
Biogás
92%
Tabla 1: Reducción de emisiones de los biocombustibles en estudio
Conclusiones
Puede notarse que existe una correlación directa entre el balance energético y el balance de
GEIs, esto se debe a que, en general, el consumo de energía está directamente asociado la
emisión de GEIs, excepto que el mismo hubiera sido originado a partir de fuentes renovables.
Más allá de esta observación, se hace necesario analizar los resultados de ambos balances
separadamente.
El balance energético de todos los biocombustibles bajo estudio fue positivo, lo cual implica
que efectivamente en todos los casos la energía generada supera a la invertida en todas las
etapas del proceso y que por lo tanto, existe una generación energética derivada de la
producción de los biocombustibles. De todos ellos, el biocombustible que exhibe el mejor
balance energético es el biogás producido a partir de una co-digestión de silaje de maíz de
planta entera y estiércol de cerdo, generando más de dieciséis unidades de energía por cada
unidad consumida. Al mismo, le sigue el bioetanol a partir de caña de azúcar, el cual genera
algo más de ocho unidades y media de energía por unidad consumida. Finalmente, el
biocarburante que presenta el menor balance energético es el biodiesel, generando más de
cuatro unidades y media de energía.
Del análisis de los gastos energéticos surge que en casi todos los casos la etapa agrícola es
aquella en donde se consume mayor cantidad de energía, a excepción del caso del biogás.
Esto principalmente se debe a que en el caso del biogás, se ha asumido que se utiliza una codigestión de silaje de maíz de planta entera y estiércol de cerdo, con lo cual, se necesita una
menor cantidad de materia prima cultivada en relación con los demás biocombustibles
estudiados.
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La siguiente tabla y figura presentan los porcentajes de energía consumida por cada etapa
para cada uno de los biocombustibles:
Etapa Agrícola
Biodiesel
Bioetanol
Biogás
74,0%
65,9%
37,8%
26,0%
34,1%
62,2%
Etapa Industrial
Tabla 4: Porcentajes de energía consumida por etapas
80.00%
70.00%
60.00%
50.00%
40.00%
30.00%
20.00%
10.00%
0.00%
Biodiesel
Energía Etapa Agrícola
Bioetanol
Biogás
Energía Etapa Industrial
Fig.1: Porcentajes de energía insumida por etapas de producción
A su vez, en la etapa agrícola se han contabilizado dos tipos de energías: la directa y la
indirecta. En este caso, vemos que en los tres biocombustibles los consumos de energía
indirecta son mayores que los de la energía directa. La siguiente figura presenta los
porcentajes de incidencia de los consumos directos e indirectos en la etapa agrícola:
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90.00%
80.00%
70.00%
60.00%
50.00%
40.00%
30.00%
20.00%
10.00%
0.00%
Biodiesel
Energía Directa
Bioetanol
Biogás
Energía Indirecta
Fig. 2: Porcentajes de incidencia de la energía directa e indirecta en la etapa agrícola
Asimismo, resulta interesante analizar qué porcentaje representan los gastos energéticos
totales en relación al total de energía eléctrica generada anualmente en una central de 1 MW
de potencia instalada1. La siguiente figura presenta qué porcentaje representan los consumos
ocurridos totales así como también aquellos insumidos tanto en la etapa agrícola, como en la
industrial en relación a la energía eléctrica generada anualmente:
1
Es importante mencionar que el balance energético analiza los consumos de energía incurridos en la
producción de los biocombustibles en relación a la energía contenida en los mismos y en los sub-productos
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60.0%
50.0%
40.0%
30.0%
20.0%
10.0%
0.0%
Biodiesel
Bioetanol
Biogás
Energía total consumida
Energía consumida en la etapa agrícola
Energía consumida en la etapa industrial
Fig.4: Porcentaje de los gastos energéticos en relación con la energía eléctrica generada anualmente en
una central eléctrica de 1 MW de potencia instalada
Si bien no existen estudios realizados específicamente para la provincia de Tucumán2, la cual
representa el área de estudio establecida, las fuentes bibliográficas relevadas muestran que:

En el caso del biodiesel, los valores del balance energético para soja cultivada bajo
siembra directa en Argentina, rondan alrededor de 2,5-5,5 unidades energéticas
generadas por cada unidad de energía fósil consumida [50] [51] [78] [71], similar al
valor de 4,73 obtenido en los cálculos realizados.

En el caso del bioetanol, el estudio realizado en Argentina [54] ha estimado una
relación energética de 7,5-8,8, para un caso similar al propuesto; es decir, para una
producción de 100% de alcohol en donde toda la energía requerida por el proceso es
obtenida a partir de la quema del bagazo. Asimismo, estudios anteriores realizados
por el INTA [76], indican valores de 3 unidades de energía por cada unidad
consumida, en un escenario en el cual la energía requerida por el proceso es obtenida
2
A excepción del caso del bioetanol.
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a partir de la combustión de gas natural. Por otra parte, estudios realizados en Brasil
[74] [75], en donde el escenario de consumo de energía en la etapa industrial es
similar al establecido en el presente análisis, se han encontrado valores entre 8,8 y
9,0, algo superior al valor obtenido en la presente tesis que es de 8,51.

En el caso del biogás, hasta la realización de esta tesis no se ha publicado un estudio
de este tipo en la Argentina, lo cual representa uno de los mayores aportes al
conocimiento del presente trabajo, confiriéndole el carácter de inédito.
Por lo tanto, el análisis bibliográfico permite demostrar la robustez del análisis realizado.
Balance de Gases de Efecto Invernadero
Al igual que el balance energético, el balance de GEIs de todos los biocombustibles es
positivo, obteniéndose valores de más de un 80% de reducción de emisiones en todos los
casos. Al igual que en el balance energético, el biocarburante que presenta la mayor
reducción es el biogás, con un porcentaje algo mayor al 90%. El mismo es seguido por el
bioetanol y luego por el biodiesel.
El análisis de las emisiones por etapas muestra que, al igual que en el balance energético, la
etapa agrícola es responsable de la mayor cantidad de emisiones, a excepción del caso del
biogás. La siguiente tabla y figura muestran los porcentajes de emisiones en cada etapa para
cada uno de los biocombustibles:
Emisiones Etapa Agrícola
Biodiesel
Bioetanol
Biogás
60,5%
51,5%
21,7%
39,5%
48,5%
78,3%
Emisiones Etapa Industrial
Tabla 5: Porcentajes de energía consumida por etapas
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90.0%
80.0%
70.0%
60.0%
50.0%
40.0%
30.0%
20.0%
10.0%
0.0%
Biodiesel
Emisiones Etapa Agrícola
Bioetanol
Biogás
Emisiones Etapa Industrial
Fig.5: Porcentajes de emisiones por etapas de producción
En relación al relevamiento bibliográfico, hasta el momento no existe ningún estudio en
Argentina que analice la reducción de emisiones del uso de biocombustibles para generación
de energía eléctrica. La mayoría de los estudios relevados estudian el impacto de la
utilización de los biocarburantes utilizados para el transporte, reemplazando el uso de gasoil
o nafta [74] [78] [72] [85], según corresponda, con el fin de cuantificar los beneficios
asociados al corte obligatorio establecido por la ley 26.093 [8]3. Los más recientes estudios
realizados por INTA para la empresa Viluco [67] [68] [69] en su planta de generación de
biodiesel reportan un valor de reducción de emisiones de 78% teniendo en cuenta la alocación
de emisiones de los sub-productos por balance de masas. Este valor es algo menor que el
porcentaje estimado en el presente trabajo. La diferencia puede ser atribuida a los valores de
factores de emisión empleados en cada uno de los casos, así como también a los potenciales
de calentamiento global de los GEIs4. Con respecto al bioetanol, el estudio más reciente
realizado en la provincia de Tucumán [54], reporta valores de emisiones de GEIs totales de
3
Dicha ley establece que todo gas oil o diesel oil comercializado en el país deberá ser mezclado con biodiesel
en un porcentaje del 7% a partir del año 2010. Asimismo, todo combustible líquido caracterizado como nafta
comercializado en el país deberá ser mezclado con bioetanol en un porcentaje del 5% como mínimo a partir del
año 2010.
4
El mencionado estudio utiliza los valores indicados en la Directiva europea de biocombustibles –EU
2009/28/CE, mientras que en el presente trabajo se han empleado los valores utilizados por la UNFCCC.
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2.300 kgCO2e por hectárea de caña de azúcar implantada, lo cual es semejante al valor
encontrado en el presente trabajo que es de 2.120 kgCO2e/Ha. Finalmente, al igual que en el
balance energético, en Argentina no se han hecho aún estudios referidos a la reducción de
emisiones asociadas con la producción y uso del biogás para la generación de energía
eléctrica. En este sentido, el presente trabajo es pionero e inédito en este tipo de análisis.
Reflexiones finales:
El presente trabajo se propuso investigar si alguno de los biocombustibles mencionados
presenta mayores ventajas desde el punto de vista ambiental en comparación a los otros, al
ser utilizados para la generación de energía eléctrica en una central de 1 MW de potencia
instalada.
Del análisis del balance energético y de GEIs surge que la mejor alternativa consiste en la
utilización del biogás como fuente energética, el cual, en su proceso de producción genera
más de dieciséis unidades de energía por unidad consumida y representa más de un 90% de
reducción de emisiones en comparación con el gas natural. El mismo es seguido por el
bioetanol, el cual posee una relación energética de más de ocho unidades y media de energía
y una disminución de gases de efecto invernadero del 86% comparado con la nafta. Por
último, el biodiesel presenta una relación energética de cuatro unidades y media y una
reducción de emisiones del 81% en comparación con su equivalente fósil.
Con más de ochenta fuentes de consulta bibliográfica, el análisis de los datos relevados,
avalan no sólo la robustez de los datos empleados sino también los resultados obtenidos. No
obstante, es importante mencionar que para el caso del biogás, en nuestro país, aún no se han
elaborado estudios concernientes tanto a su balance energético, como al balance de GEIs. En
este sentido, el presente trabajo es inédito y podría ser mejorado y ampliado una vez que se
hayan puesto en marcha centrales eléctricas que aprovechen dicho biocombustible.
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