Análisis de ciclo de vida del bioetanol combustible producido a partir de sorgo grano balance de energía y emisión de gases de efecto invernadero

Abstract

En el Uruguay la emisión de gases de efecto invernadero (GEI) es predominante en el abastecimiento de la demanda del sector de transporte, siendo responsable en el año 2013, de casi el 50% del total de las emisiones. El sector transporte se abastece casi exclusivamente de los combustibles fósiles y en el año 2013 este sector representó el 30 % de la energía total consumida en el Uruguay, segundo en orden de consumo, luego del sector Industrial. El Análisis de Ciclo de Vida (ACV) es una herramienta metodológica que permite cuantificar el impacto ambiental de un producto, proceso o sistema a lo largo de todo su ciclo de vida. Se basa en la recopilación y análisis de las entradas y salidas del sistema para obtener resultados que muestren sus impactos ambientales. Se realizó el ACV del bioetanol combustible de sorgo grano producido bajo las condiciones agroindustriales existentes en Paysandú, Uruguay, para el uso de energía y emisión de GEI, desde la “cuna al tanque”. Se utilizó el software Sima Pro versión 8.03.14, seleccionado por su facilidad de manejo, su amplio contenido de bases de datos y experiencia de uso en muchos trabajos de ACV. En el ACV se observó que la relación entre la energía fósil consumida durante todo el proceso y la energía obtenida al final del proceso (EROI) es de 2,5, lo que implica un balance de energía favorable. El balance de energía da un saldo positivo de 13,5 GJ/m3 de etanol. La contribución del consumo de energía durante el proceso es significativamente mayor en la fase agrícola, representando el 60% del total. En esta fase, el mayor consumo de energía fósil es debido a la fabricación y aplicación de fertilizantes al suelo. Las emisiones de gases de efecto invernadero evitadas se estiman en 2249,5 kg CO2/m3 de etanol producido, lo que equivale a una reducción 75,2% respecto al uso de un combustible fósil de referencia sustituido (gasolina). Se realizó análisis de sensibilidad de los siguientes factores: rendimiento de cultivo, tasa de uso de fertilizante durante la fase agrícola y matriz de energía eléctrica que abastece al proceso industrial. El factor que mostró el mayor impacto fue el cambio en la matriz de generación de energía eléctrica con mayor participación de fuentes renovables, alcanzando un valor de EROI de 3,2. Para el análisis del consumo de energía de la fase industrial, se utilizó la herramienta informática Super Pro Designer®, Intelligen Inc. versión 8.0, de simulación de procesos industriales. Se evaluó el consumo de energía por etapa y se analizó el impacto de los siguientes factores: contenido de almidón en el grano, relación sólido-líquido en la etapa de fermentación y sacarificación simultáneas y la eficiencia de la fermentación. El principal consumo de energía de la fase industrial se observó en la recuperación de etanol por destilación. Ese consumo fue mayor cuando menor es la concentración de etanol alcanzada. El estudio de sensibilidad mostró un fuerte impacto de la relación sólido-líquido utilizada. El estudio de sensibilidad también mostró que un aumento en el contenido de almidón de los granos y de la eficiencia de fermentación reducen el consumo de energía favorablemente. Las principales oportunidades de mejora en la fase agrícola deberían de estar orientadas a la reducción en el uso de fertilizantes sintéticos, menor consumo de combustibles y mayor uso de fuentes renovables en la fase agrícola y la producción cultivos de alto rendimiento agrícola y contenido de almidón. Las principales oportunidades de mejora en la fase industrial deberían de estar orientadas a una mayor eficiencia energética en la recuperación de etanol y en el uso de enzimas y levaduras aptas para la transformación de suspensiones de alta relación sólido-líquido.