Beyond biofuels: jatropha’s multiple uses for farmers in East Africa

The jatropha plant produces seeds containing 25–40% oil by weight. This oil can be made into biodiesel. During the recent global fuel crisis, the price of crude oil peaked at over USD 130 per barrel. Jatropha attracted huge interest – it was touted as a wonder crop that could generate biodiesel oil on “marginal lands” in semi-arid areas. Its promise appeared especially great in East Africa. Today, however, jatropha’s value in East Africa appears to lie primarily in its multipurpose use by small-scale farmers, not in large-scale biofuel production.

Rendimiento de aceite de colza cultivada bajo riego : Mendoza (Argentina)

En el 2010 será obligatorio cortar en un 5% los combustibles de origen fósil (gasoil y naftas) con biocombustibles (biodiesel y bioetanol). La principal materia prima para elaborar biodiesel son los aceites vegetales. Cada región tiene ventajas comparativas para producir alguna oleaginosa. En Cuyo, una de las limitantes para la producción agrícola es la disponibilidad de agua, fundamentalmente en verano, cuando demandan este recurso los cultivos tradicionales de la región. En este contexto, se estudió el rendimiento del cultivo de colza, oleaginosa de ciclo invernal, en el oasis Norte de la región de Cuyo, con el objetivo de valorar su aptitud para proveer aceite. Se probaron tres cultivares en tres fechas de siembra (abril, mayo y junio), durante los ciclos 2005 y 2006. Las siembras de abril y mayo rindieron más que la de junio y estuvieron asociadas a mayor duración de ciclo del cultivo. No hubo diferencias de porcentaje de aceite de las semillas entre tratamientos, que osciló entre el 48 y 49%. El rendimiento de aceite por ha superó los 1500 kg en las siembras de abril y mayo y estuvo algo por debajo en las de junio.

Uso de aguas residuales urbanas en el riego de colza (Brassica napus L.) con destino a biocombustible

El aceite de colza es comestible pero también puede utilizarse en la producción de biodiesel. Cuando el destino es el energético, el cultivo puede regarse con aguas residuales urbanas o cloacales. La mayor proporción del uso de éstas en el mundo ocurre en regiones áridas donde otras fuentes de agua son escasas, situación que se plantea en los oasis irrigados de Mendoza. En este trabajo se comparó el rendimiento de un cultivar invernal de colza regado con agua cloacal (AC) y agua subterránea (AS), y su potencial para producir biodiesel. La experiencia se llevó a cabo en una planta de tratamiento de agua cloacal de Obras Sanitarias en el departamento Tunuyán (33° 32’ 89’’ S; 69° 00’ 80’’ O; 859 m snm). El rendimiento de semilla de AC fue significativamente mayor que el de AS (7690 y 3886 kg/ha, respectivamente). La cantidad de biodiesel factible de producir por cada hectárea de cultivo asciende a 2800 kg en el tratamiento AC y a 1400 kg en AS. El uso de aguas residuales urbanas genera un nicho interesante para la producción de biocombustibles, utilizando un recurso hídrico con limitaciones para producir alimentos.

Biocombustibles en Argentina, Brasil y Colombia : Avances y limitaciones

Los biocombustibles introducen espacios agrícolas en la producción energética. Luego modifican la gobernanza de las redes energéticas y de los territorios productivos. Las principales críticas a los biocombustibles se dirigen a su producción a partir de cultivos tradicionales, pero interesa preguntarse también sobre la sostenibilidad de su producción a partir de cultivos alternativos, que no competirían con los cultivos alimentarios, puesto que se ubicarían en regiones agrícolas marginales. El texto trata sobre las producciones de biocombustibles de los países de América del Sur, en sus contextos internacionales, nacionales y locales. Se profundiza la mirada sobre Argentina, Brasil y Colombia, líderes continentales en el sector. Se analizan la evolución del mercado energético, los actores involucrados y las políticas implementadas. A otra escala, se plantea la puesta en marcha de las cadenas de biocombustibles alternativos.

Biocombustibles en Argentina, Brasil y Colombia : Avances y limitaciones

Los biocombustibles introducen espacios agrícolas en la producción energética. Luego modifican la gobernanza de las redes energéticas y de los territorios productivos. Las principales críticas a los biocombustibles se dirigen a su producción a partir de cultivos tradicionales, pero interesa preguntarse también sobre la sostenibilidad de su producción a partir de cultivos alternativos, que no competirían con los cultivos alimentarios, puesto que se ubicarían en regiones agrícolas marginales. El texto trata sobre las producciones de biocombustibles de los países de América del Sur, en sus contextos internacionales, nacionales y locales. Se profundiza la mirada sobre Argentina, Brasil y Colombia, líderes continentales en el sector. Se analizan la evolución del mercado energético, los actores involucrados y las políticas implementadas. A otra escala, se plantea la puesta en marcha de las cadenas de biocombustibles alternativos.

Biocombustibles en Argentina, Brasil y Colombia : Avances y limitaciones

Los biocombustibles introducen espacios agrícolas en la producción energética. Luego modifican la gobernanza de las redes energéticas y de los territorios productivos. Las principales críticas a los biocombustibles se dirigen a su producción a partir de cultivos tradicionales, pero interesa preguntarse también sobre la sostenibilidad de su producción a partir de cultivos alternativos, que no competirían con los cultivos alimentarios, puesto que se ubicarían en regiones agrícolas marginales. El texto trata sobre las producciones de biocombustibles de los países de América del Sur, en sus contextos internacionales, nacionales y locales. Se profundiza la mirada sobre Argentina, Brasil y Colombia, líderes continentales en el sector. Se analizan la evolución del mercado energético, los actores involucrados y las políticas implementadas. A otra escala, se plantea la puesta en marcha de las cadenas de biocombustibles alternativos.

Density of alkyl esters and its mixtures

Biodiesel density is a key parameter in biodiesel simulations and process development. In this work we selected, evaluated and improved two density models, one theoretical (Rackett-Soave) and one empirical (Lapuerta's method) for methanol based biodiesels (FAME) and ethanol based biodiesel (FAEE). For this purpose, biodiesel was produced from vegetable oils (sunflower, rapeseed, soybean, olive, safflower and other two commercial mixtures of vegetable oils) and animal fats (edible and crude pork fat and beef tallow) using both methanol and ethanol for the transesterification reactions, and blended to get 21 FAME and 21 FAEE, reporting their density and detailed composition. Bibliographic data have also been used. The Rackett-Soave method has been improved by the use of a new acentric factor correlation, whereas the parameters of the empirical one are improved by considering a bigger density data bank. Results show that the evaluated models could be used to estimate the biodiesel density with a good grade of accuracy but the performed modifications improve the accuracy of the models: ARD (%) for FAME; 0.33, and FAEE; 0.26, both calculated with the modification of Rackett-Soave method and ARD (%) for FAME; 0.40 calculated with the modification of the Lapuerta's method).

Influencia del porcentaje de biodiésel en el rendimiento térmico de un motor diésel ligero ensayado en Tráfico real.

La utilización de biocombustibles derivados de aceites vegetales es una opción válida para contribuir a la reducción de emisiones de CO2 y extender la vida de los combustibles convencionales. El biodiésel (mezcla de ésteres metílicos de ácidos grasos) mezclado con gasóleo en motores diesel es una opción ya conocida, pero el análisis del comportamiento del motor en un vehículo ligero en tráfico real es aun un tema poco investigado. El objeto de esta ponencia es presentar la metodología de ensayo y los resultados obtenidos en un trabajo de investigación sobre el efecto que la variación del porcentaje de biodiesel en gasóleo tiene en las prestaciones del motor y su rendimiento térmico en tráfico urbano real. Las medidas se han realizado con equipos embarcados en un vehículo y utilizando el biodiesel producido en la Universidad de la Frontera en Temuco (Chile) mezclado en proporciones diferentes con gasóleo suministrado por Repsolypf, S.A., caracterizado en laboratorio. Los ensayos se han realizado en la ciudad de Madrid con un SEAT León TDI 2.0 con un solo conductor y aplicado dos estilos de conducción diferentes: agresiva y eficiente, caracterizadas según trabajos anteriores. Los resultados obtenidos en consumo de combustible no son los que cabía esperar en base al poder calorífico y la densidad de la mezcla, y no siguen los obtenidos en otras investigaciones realizadas en banco de pruebas. Para explicar esta discrepancia se aportan los resultados de un estudio de la energía aportada por el motor en cada instante seguido de una análisis estadístico de todo el volumen de datos obtenidos para presentar los resultados en una nueva forma que muestra cómo la potencia demandada en el vehículo es menor y el rendimiento térmico del motor diesel mejora al aumentar el porcentaje de biodiesel.

Comparison of CO2 From Coal Capture Processes and Valorisation Technologies

Coal is the most plentiful and evenly distributed fossil fuel worldwide. Based on current production, it is estimated that the reserves will last approximately 130 years. Its use worldwide has been increasing, mainly due to consumption by emerging countries. CO2 emissions generated by combustion and the repercussions of such on climate change support the view that it could no longer be used. CO2 capture may be the solution to continue using it, which would cater for the growing energy demand worldwide. The aim of this study is to compare different processes concerning CO2 capture that may be economically viable, ultimately showing that coal, a fossil energy source widely distributed around the world, can, as a result of using different CO2 capture processes, be used as a clean source of electricity. Hence, in places where geological hurdles may render the costs of CO2 storage considerably higher, since it might have to travel far, coal may be used for other purposes, thus valorising CO2 within the industrial sector. This research is focused on the technical and economic comparison of the most relevant CO2 capture projects designed in Spain using different existing technologies. The oxyfuel project in Ciuden (Leon, Spain), the IGCC Elcogas, precombustion CO2-capture project (Puertollano, Spain) and the postcombustion project in Carboneras (Almeria, Spain) will be analyzed in order to assess the options available to valorise captured CO2. Valorising captured CO2 may be an adequate solution in areas where, although CO2 capture is still possible, storage is not equally so, thus generating a further benefit. The possible uses of CO2 will be assessed in vegetable growing greenhouses, harnessing CO2 in vegetable life cycles. This will also be used in growing algae for subsequent biodiesel production. Both CO2 capture and valorising will eventually lead to the clean use of coal, which will thus enhance the level of self-supply, aiding the development of electric vehicles, which require large amounts of electricity, as well as improve the level of energy autonomy in countries around the world. Another type of fuel, biodiesel, will also be obtained, without this affecting international food prices.

Comparison of CO2 from coal captureprocesses and valorisation technologies

Coal is the most plentiful and evenly distributed fossil fuel worldwide. Based on current production, it is estimated that the reserves will last approximately 130 years. Its use worldwide has been increasing, mainly due to consumption by emerging countries. CO2 emissions generated by combustion and the repercussions of such on climate change support the view that it could no longer be used. CO2 capture may be the solution to continue using it, which would cater for the growing energy demand worldwide. The aim of this study is to compare different processes concerning CO2 capture that may be economically viable, ultimately showing that coal, a fossil energy source widely distributed around the world, can, as a result of using different CO2 capture processes, be used as a clean source of electricity. Hence, in places where geological hurdles may render the costs of CO2 storage considerably higher, since it might have to travel far, coal may be used for other purposes, thus valorizing CO2 within the industrial sector. This research is focused on the technical and economic comparison of the most relevant CO2 capture projects designed in Spain using different existing technologies. The oxyfuel project in Ciuden (Leon, Spain), the IGCC Elcogas, precombustion CO2-capture project (Puertollano, Spain) and the postcombustion project in Carboneras (Almeria, Spain) will be analyzed in order to assess the options available to valorizecaptured CO2. Valorizing captured CO2 may be an adequate solution in areas where, although CO2 capture is still possible, storage is not equally so, thus generating a further benefit. The possible uses of CO2 will be assessed in vegetable growing greenhouses, harnessing CO2 in vegetable life cycles. This will also be used in growing algae for subsequent biodiesel production. Both CO2capture and valorizing will eventually lead to the clean use of coal, which will thus enhance the level of self-supply, aiding the development of electric vehicles, which require large amounts of electricity, as well as improve the level of energy autonomy in countries around the world. Another type of fuel, biodiesel, will also be obtained, without this affecting international food prices.

Impacts of the EU Biofuel Target on Agricultural Markets and Land Use - A Comparative Modelling Assessment

The Renewable Energy Directive (2009/28/EC) requires that 20% of the EU's energy needs should come from renewable sources by 2020, and includes a target for the transport sector of 10% from biofuels. This report analyses and discusses the global impacts of this biofuel target on agricultural production, markets and land use, as simulated by three agricultural sector models, AGLINK-COSIMO, ESIM and CAPRI. The impacts identified include higher EU production of ethanol and biodiesel, and of the crops used to produce them, as well as more imports of both biofuels. Trade flows of biofuel feedstocks also change to reflect greater EU demand, including a significant increase in vegetable oil imports. However, as the extra demand is small in world market terms, the impact on world market prices is limited. With the EU biofuel target, global use of land for crop cultivation is higher by 5.2 million hectares. About one quarter is area within the EU, some of which would otherwise have left agriculture.

Las nuevas medidas agroenergéticas mexicanas: un modelo microeconométrico para la evaluación de su impacto sobre los ecosistemas naturales en los estados de Hidalgo, Querétaro y Tamaulipas (México)

La ley para la Promoción y Desarrollo de Biocombustibles aprobada en México en 2007 permite la producción de bioetanol y biodiesel. Esta producción puede entrar en conflicto con la producción de alimentos y con los ecosistemas naturales y en esta tesis se desarrolla un modelo microeconométrico que puede servir de base para anticiparse a esos conflictos y para diseñar medidas de política agraria orientadas a potenciar la compatibilidad de la producción de biocombustibles con la de alimentos y con la conservación de los ecosistemas naturales. A partir de una muestra de explotaciones de tres Estados de México – Hidalgo, Querétaro y Tamaulipas- y de un modelo logit multinomial mixto, se estima la elasticidad de la superficie destinada a cultivos alimentarios respecto a cambios en los márgenes económicos de los cultivos agroenergéticos. Esa elasticidad resulta ser significativa. Mostramos que su estimación es útil para anticipar cambios en la superficie destinada a los cultivos alimentarios y a los forestales. Se evalúa el impacto de varios escenarios relativos a los márgenes brutos de los cultivos sobre las decisiones de los agricultores y se muestra la utilidad del modelo para detectar tendencias de cambio a largo plazo en la alternativa de cultivos, incluyendo los forestales. ABSTRACT The Law for the Promotion and Development of Biofuels in Mexico adopted in 2007 allows for the production of bioethanol and biodiesel. This production may conflict with food production and natural ecosystems and this thesis develops a microeconometric model that can serve as a basis to anticipate such conflicts and to implement agricultural policy measures designed to enhance the compatibility of biofuels with production food and natural ecosystems conservation. We estimate the elasticity of the area devoted to food crops with respect to changes in economic margins of energy crops, using a sample of farms in three states of Mexico - Hidalgo, Queretaro and Tamaulipas - , and a multinomial mixed logit model. We found that this elasticity is significant. And we show how it can be useful to anticipate changes in area under food crops and forests. The impact of various scenarios about gross margins on farmers' decisions is assessed and it is shown the usefulness of the model to detect trends of long-term change in the crops area, including forests.

Influencia de la fuente y el nivel de glicerina cruda en el pienso sobre los paráemtros productivos en pollos de 1 a 21 días de edad.

Las cantidades de grasas y aceites destinadas a la producción de biodiesel han aumentado en los últimos años a nivel mundial (National Biodiesel Board, 2012). La glicerina cruda (Gly) es un subproducto de la industria del biodiesel que contiene cantidades variables de humedad, cenizas y glicerol. La Gly es una fuente atractiva de energía que se utiliza actualmente como sustituto parcial del grano de cereal en dietas para avicultura y otras especies domésticas (Swiatkiewicz y Koreleski, 2009). Se estima que el nivel máximo de Gly a utilizar en piensos para broilers varía entre 5 y 10% (Cerrate et al., 2006). A estos niveles de inclusión, la Gly no presenta efecto negativo alguno sobre la salud o los parámetros productivos de las aves. Sin embargo, la calidad de las Gly comerciales varía en función de su origen, composición y proceso de obtención. El objetivo de este estudio fue evaluar el efecto de la fuente y el nivel de glicerina cruda en el pienso sobre el rendimiento productivo en pollos de engorde de 1 a 21 días de edad.

Producción de biogás a partir de biomasa de la microalga scenedesmus sp. procedente de diferentes procesos

En este trabajo de Tesis Doctoral se ha estudiado la posibilidad de emplear las microalgas, concretamente el género Scenedesmus, como sustrato para la producción de biogás mediante digestión anaerobia, así como los residuos que se producen como consecuencia de su utilización industrial para diferentes fines. La utilización de las microalgas para la producción de biocombustibles es un tema de gran actualidad científica, en el que residen muchas expectativas para la producción a gran escala de biocombustibles que supongan una alternativa real a los combustibles fósiles. Existen numerosas investigaciones sobre la conversión a biogás de las microalgas, sin embargo aún hay poco conocimiento sobre la utilización de la digestión anaerobia como tratamiento de residuos de microalgas en un concepto de biorrefinería. Residuos que pueden ser generados tras la extracción de compuestos de alto valor añadido (p. ej. aminoácidos) o tras la generación de otro biocombustible (p. ej. biodiésel). Es en este aspecto en el que esta Tesis Doctoral destaca en cuanto a originalidad e innovación, ya que se ha centrado principalmente en tres posibilidades: - Empleo de Scenedesmus sp. como cultivo energético para la producción de biogás. - Tratamiento de residuos de Scenedesmus sp. generados tras la extracción de aminoácidos en un concepto de biorrefinería. - Tratamiento de los residuos de Scenedesmus sp. generados tras la extracción de lípidos en un concepto de biorrefinería. Los resultados obtenidos demuestran que la microalga Scenedesmus como cultivo energético para producción de biogás no es viable salvo que se empleen pretratamientos que aumenten la biodegradabilidad o se realice codigestión con otro sustrato. En este último caso, la chumbera (Opuntia maxima Mill.) ha resultado ser un sustrato idóneo para la codigestión con microalgas, aumentando la producción de biogás y metano hasta niveles superiores a 600 y 300 L kgSV-1, respectivamente. Por otro lado, el tratamiento de residuos generados tras la extracción de aminoácidos mediante digestión anaerobia es prometedor. Se obtuvieron elevados rendimientos de biogás y metano en las condiciones de operación óptimas (409 y 292 L kgSV-1, respectivamente). Aparte de la generación energética por medio el metano, que podría emplearse en la propia biorrefinería o venderse a la red eléctrica o de gas natural, reciclando el digerido y el CO2 del biogás se podría llegar a ahorrar alrededor del 30% del fertilizante mineral y el 25% del CO2 necesarios para el cultivo de nueva biomasa. Por lo tanto, la digestión anaerobia de los residuos de microalgas en un concepto de biorrefinería tiene un gran potencial y podría contribuir en gran medida al desarrollo de esta industria. Por último, una primera aproximación al tratamiento de residuos generados tras la extracción de lípidos muestra que éstos pueden ser empleados para la producción de biogás, como monosustrato, o en codigestión con glicerina, ya que son fácilmente biodegradables y el rendimiento potencial de metano puede alcanzar 218 LCH4 kgSV-1 y 262 LCH4 kg SV-1 en monodigestión o en codigestión con glicerina, respectivamente. ABSTRACT This PhD thesis explores the possibility of using microalgae, specifically the strain Scenedesmus, as substrate for biogas production through anaerobic digestion, as well as the residues generated after its use in different industrial processes. The use of microalgae for biofuels production is an emerging scientific issue. The possibility of producing biofuels from microalgae as a real alternative for fossil fuels is raising high expectations. There are several research projects on the conversion of microalgae to biogas; however, there is little knowledge about using anaerobic digestion for treating microalgae residues in a biorefinery scheme. These residues could be generated after the extraction of high value compounds (e.g. amino acids) or after the production of another biofuel (e.g. biodiesel). It is in this area in which this PhD thesis stands in terms of originality and innovation, since it has focused primarily on three possibilities: - The use of Scenedesmus sp. as an energy crop for biogas production. - Treatment of amino acid extracted Scenedesmus residues generated in a biorefinery. - Treatment of lipid extracted Scenedesmus residues generated in a biorefinery. The results obtained in this work show that the use of Scenedesmus as energy crop for biogas production is not viable. The application of pretreatments to increase biodegradability or the codigestion of Scenedesmus biomass with other substrate can improve the digestion process. In this latter case, prickly pear (Opuntia maxima Mill.) is an ideal substrate for its codigestion with microalgae, increasing biogas and methane yields up to more than 600 and 300 L kgVS-1, respectively. On the other hand, the treatment of residues generated after amino acid extraction through anaerobic digestion is promising. High biogas and methane yields were obtained (409 y 292 L kgVS-1, respectively). Besides the energy produced through methane, which could be used in the biorefinery or be sold to the power or natural gas grids, by recycling the digestate and the CO2 30% of fertilizer needs and 25% of CO2 needs could be saved to grow new microalgae biomass. Therefore, the anaerobic digestion of microalgae residues generated in biorefineries is promising and it could play an important role in the development of this industry. Finally, a first approach to the treatment of residues generated after lipid extraction showed that these residues could be used for the production of biogas, since they are highly biodegradable. The potential methane yield could reach 218 LCH4 kgVS-1 when they are monodigested, whereas the potential methane yield reached 262 LCH4 kgVS-1 when residues were codigested with residual glycerin.

Sostenibilidad de los biocombustibles para autoconsumo en un entorno rural

Se busca relacionar dos sectores que sin tener a priori nada en común, pueden verse beneficiados por una solución que mejore la situación de ambos. Hablamos del sector biocombustibles y del sector algodonero español. El sector de los biocombustibles ha visto un desarrollo espectacular en los últimos diez años, empujado por fuertes políticas gubernamentales. En general estas políticas buscan satisfacer una necesidad, la energía, mediante fórmulas que supongan un menor impacto medioambiental que las actuales. También una disminución de la dependencia exterior para el suministro de energía y otras ventajas. El sector algodonero español es un sector tradicional, que subsiste gracias a las ayudas europeas, y que se ha visto fuertemente afectado por las reformas de esas subvenciones. Se caracteriza por estar en vías de amortizar fuertes inversiones en regadío, por ser viable en suelos con alta salinidad, y por el clima propio del sur de España. Al ser un cultivo no alimentario, se evita la controversia que suscita la producción de cultivos energéticos en suelos factibles de ser usados para producción alimentaria. Se propone la sustitución del algodón por el ricino, cultivo muy experimentado en otros países (Colombia, Ecuador, Argentina, Brasil, Chile e India) y que tendría buena acogida en la tierra andaluza. Se analizan las características del nuevo cultivo y su adecuación para esta región. Se estudian los procesos necesarios para la extracción del aceite y su procesamiento a biodiesel, con el dimensionamiento de los equipos necesarios. Por último, se realiza un estudio económico de la propuesta, haciendo hincapié en los beneficios económicos que se obtienen por la vía del ahorro, tanto en ayudas de la PAC (Política Agraria Común) de la UE (Unión Europea), cómo por la disponer de un producto, biodiesel, que de otro modo deberíamos satisfacer mediante la compra de combustible tradicional. Abstract This Project looks forward the relationship between two different sectors with different troubles in Spain, which could be benefited by a common solution. We are talking about biofuels and the cotton industry. The biofuels sector has been developed along the last ten years because of strong governmental policies. These policies try to find how to supply energy, with the less environmental impact, as well as to decrease the dependency of third countries, and other benefits. The Spanish cotton industry is traditional, it has survived because of the European grants, and it is passing through an uncertain scenario because of the alteration of these grants. It is characterized by the non amortized investment in irrigation, by the high salinity ratio in the ground (which means that is unable for a number of crops), and by weather of this Spanish region. As well as cotton is not a food crop, the controversial of to plant energetic crops in areas able to produce food is avoided. It is aimed to replace cotton with castor, an oilseed which has been experienced in other countries (Colombia, Ecuador, Argentina, Brazil, Chile e India) and which could be accepted in that ground. It is analyzed the main features of the new drop and its ability to be planted in this area. The processes to obtain the oil and then the biofuel are studied. The equipment is sized. At least, it is developed an economic survey about the proposal, deepening in the benefits which are obtained because of savings, in European grants and in diesel.