Biorrefinerías de etanol celulósico a escala comercial

Fecha de publicación: 12/08/2015.
Última actualización: 11/12/2017.

Tipo de entrada: Revisión. Serie: Biocombustibles avanzados.

El etanol celulósico es un biocombustible avanzado. En la definición de los biocombustibles y de su clasificación en diferentes generaciones, se utiliza un amplio abanico de términos y de enfoques (tipo de materia prima, tecnología de conversión, propiedades de las moléculas de los combustibles…). Teniendo en cuenta una definición basada en la fuente de carbono de la que deriva el biocombustible en cuestión, el etanol celulósico puede ser considerado como un biocombustible de 2ª generación (2G). En esa generación, el carbono puede proceder de celulosa, hemicelulosa, lignina o pectina.

El etanol celulósico se produce al procesar residuos agrícolas lignocelulósicos (paja, restos de trigo…) o materias primas no alimentarias dedicadas (cultivos de rotación corta, pastos energéticos…). Puede ser obtenido a través de rutas biológicas y termoquímicas. El producto final posee las mismas características que cualquier otro tipo de etanol y puede ser mezclado con gasolina. Las emisiones de gases de efecto invernadero del etanol celulósico se estima que son un 90% menores que las de las fuentes convencionales y las materias primas utilizadas evitan la aparición de escenarios en los que compitan usos alimentarios con usos energéticos.

El procesado de las materias primas complejas requiere el uso de tecnologías innovadoras y unos recursos humanos altamente cualificados. Durante mucho tiempo, se pensó que la transformación de las partes incomestibles de las plantas en un biocombustible comercialmente viable no era más que una quimera. Sin embargo, gracias a los recursos invertidos en investigación e innovación por parte de empresas e instituciones, las biorrefinerías de etanol celulósico ya están aquí.

La tabla inferior resume las principales características de las instalaciones a escala comercial (esta entrada se irá actualizando de manera regular). Se complementa con un mapa al final de la entrada. Las plantas de la Generación 1,5 (etanol a partir de la fibra del grano de maíz) están excluidas de la tabla (más información aquí: “Etanol de la fibra del grano de maíz – Las tecnologías 1,5G a estudio”).

Figura 1. Biorrefinería de etanol celulósico Bioflex 1 de GranBio en Alagoas (extraída de la página web de GranBio)

Localización	Empresas	Materias primas	Capacidad de producción (Ml/y)	Plataforma	Transformación final	Estado tecnología	Puesta en marcha	Estado planta	Referencia
Sarpsborg (Noruega)	Borregaard	Madera.	20	Licor gastado de sulfito de procesado de madera.	Fermentación	TRL 9	1938 (producción de etanol, véase Nota 1)	En operación.	[5,6,7]
Domsjö (Suecia)	Domsjö Fabriker AB	Madera.	22	Licor gastado de sulfito de procesado de madera.	Fermentación	TRL 9	1940 (producción de etanol, véase Nota 2)	En operación.	[8]
Crescentino (Italia)	Beta Renewables	Residuos agrícolas (paja de trigo y arroz). Cultivos energéticos (Arundo donax, miscanthus).	50	Azúcares	Fermentación	TRL 8	Final de 2012 (inauguración oficial: 09/10/2013)	En operación (véase Nota 3, pendiente actualización).	[10,11,12]
Yucheng (Shandong, China)	Shandong Longlive	Residuos agrícolas (restos de maíz).	63	Azúcares	Fermentación	TRL 8	Final de 2012	En operación.	[4,13,14]
Nanyang (Henan, China)	Henan Tianguan	Residuos agrícolas (restos de trigo y maíz).	38	Azúcares	Fermentación	TRL 8	Final de 2012	En operación. Ampliación planificada.	[4,14]
Vero Beach (Florida, USA)	INEOS Bio	Residuos agrícolas.	30	Gas de síntesis	Fermentación	TRL 8	2013	Parada (véase Nota 4).	[15]
Emmetsburg (Iowa, USA)	POET-DSM Advanced Biofuels	Residuos agrícolas (restos de maíz).	76	Azúcares	Fermentación	TRL 8	Septiembre 2014 (inauguración oficial: 03/09/2014)	En operación.	[16]
São Miguel dos Campos (Alagoas, Brasil)	GranBio	Residuos agrícolas (paja y bagazo).	82	Azúcares	Fermentación	TRL 8	Septiembre 2014	En operación.	[17]
Hugoton (Kansas, USA)	Abengoa Bioenergy	Residuos agrícolas (residuos de maíz y paja de trigo).	95	Azúcares	Fermentación	TRL 8	Octubre 2014 (inauguración oficial: 17/10/2014)	Parada (véase Nota 5).	[18]
Piracicaba (São Paulo, Brasil)	Raízen e Iogen	Residuos agrícolas (paja y bagazo).	40	Azúcares	Fermentación	TRL 8	Diciembre 2014 (inauguración oficial: 22/07/2015)	En operación.	[19]
Nevada (Iowa, USA)	DuPont	Residuos agrícolas (residuos de maíz).	114	Azúcares	Fermentación	TRL 8	Octubre 2015 (inauguración oficial: 30/10/2015)	En operación (véase Nota 6, pendiente actualización).	[20]
Kajaani (Finlandia)	St1 y SOK (NEB)	Biomasa leñosa (serrín).	10	Azúcares	Fermentación	TRL 8	2017	En operación. Ampliación planificada.	[21]
Edmonton (Canadá)	Enerkem	Residuos sólidos urbanos.	38	Gas de síntesis	Transformación catalítica	TRL 8	Septiembre 2017 (producción de etanol, véase Nota 7)	En operación.	[22,23,24]
Strazske (Eslovaquia)	Energochemica y Beta Renewables	Residuos agrícolas (paja de trigo, restos de maíz). Cultivos energéticos dedicados (switchgrass).	70	Azúcares	Fermentación	TRL 9	2018	En construcción (véase Nota 3, pendiente actualización).	[24,25]
Hampden (Maine, USA)	Fiberight	Residuos sólidos urbanos.	23	Azúcares	Fermentación	TRL 8	2018	En construcción.	[26]
Clinton (Carolina del Norte, USA)	Beta Renewables	Cultivos energéticos dedicados.	75	Azúcares	Fermentación	TRL 9	2018	En construcción (véase Nota 3, pendiente actualización).	[27]
Bathinda (Punjab, India)	Hindustan Petroleum Corporation Limited e Institute of Chemical Technology	Residuos agrícolas.	32	Azúcares	Fermentación	TRL 8	2018	En construcción.	[28]
Leopoldov (Eslovaquia)	Enviral y Clariant	Residuos agrícolas (paja de trigo).	63	Azúcares	Fermentación	TRL 8	2019	Inicio de la construcción en 2017.	[29]
Varennes (Canadá)	Enerkem y Greenfield	Residuos sólidos urbanos.	38	Gas de síntesis	Transformación catalítica	TRL 9	2019	Inicio de la construcción en 2017.	[30]
Jamestown (North Dakota, USA)	New Energy Investors	Residuos agrícolas (restos de maíz y paja de trigo)	49	Azúcares	Fermentación	TRL 8	2019	Construction due to commence 2017.	[31]
Sudoeste de Rumanía	Clariant	Residuos agrícolas (paja de trigo y otros cereales).	63	Azúcares	Fermentación	TRL 9	2020	Inicio de la construcción en 2018.	[32]
Pietarsaari (Finlandia)	St1, SOK y NEOT	Biomasa leñosa (residuos de la industria forestal).	50	Azúcares	Fermentación	TRL 9	2020	Decisión de inversion en 2018.	[21]
Hønefoss (Noruega)	St1 y Vikeng Skog SA	Biomasa leñosa (residuos de la industria forestal).	50	Azúcares	Fermentación	TRL 9	2021	Decisión de inversion en 2018.	[33]
Zhaodong (China)	COFCO Zhaodong	Cultivos energéticos dedicados.	45	Azúcares	Fermentación	TRL 8	2018	Planificada.	[4,14]
Holstebr (Central Jutland, Denmark)	Maabjerg Energy Center (MEC)	Residuos agrícolas (paja).	73	Azúcares	Fermentación	TRL 8	-	Planificada.	[34]
Assam (India)	Numaligarh Refinery Limited y Chempolis	Cultivos energéticos dedicados (bambú).	63	Azúcares	Fermentación	TRL 8	-	Planificada.	[35]
Panipat (Haryana, India)	Indian Oil Corporation Limited y Praj	Residuos agrícolas.	32	Azúcares	Fermentación	TRL 9	-	Planificada.	[36]
Dahej (Gujarat, India)	Indian Oil Corporation Limited y Praj	Residuos agrícolas.	32	Azúcares	Fermentación	TRL 9	-	Planificada.	[36]
Bargarh (Odisha, India)	Bharat Petroleum Corporation Limited y Praj	Residuos agrícolas.	32	Azúcares	Fermentación	TRL 9	-	Planificada.	[36]
Bina (M.P., India)	Bharat Petroleum Corporation Limited e Institute of Chemical Technology	Residuos agrícolas.	32	Azúcares	Fermentación	TRL 9	-	Planificada.	[28]
Riverbank (California, USA)	Aemetis	Residuos agrícolas (Residuos de huertas y cáscaras de nueces).	38 (Fase 1)	Gas de síntesis	Fermentación	TRL 8	-	Planificada.	[37]
Fuyang (Anhui, China)	M&G Chemicals (Gruppo Mossi Ghisolfi) y Anhui Guozhen	Residuos agrícolas (paja de trigo, restos de maíz).	230	Azúcares	Fermentación	TRL 9	-	Planificada (véase Nota 3, pendiente actualización).	[38]
Siping City (Jilin, China)	New Tianlong Industry y Dupont	-	-	Azúcares	Fermentación	TRL 9	-	Planificada (véase Nota 6, pendiente actualización).	[39]
Pelagonia (Macedonia)	DuPont y Ethanol Europe Renewables	-	100	Azúcares	Fermentación	TRL 9	-	Suspendida (véase Nota 8).	[40]

NOTA
1	La biorrefinería de Borregaard en Sarpsborg fabrica productos basados en lignina y especialidades de celulosa junto con bioetanol, vanilina y otros productos de química fina. Aunque la planta no está optimizada para la producción de etanol, genera etanol celulósico a escala comercial. [Sarpsborg Biorefinery] En 2016, Borregaard decidió invertir 7 M€ en un proyecto que incluye una mejora de la planta de bioetanol y una instalación para capturar y almacenar biogás. [Borregaard modernizará su planta de etanol de segunda generación]
2	La planta papelera de Domsjö es una biorrefinería que genera productos y energía a partir de materias primas renovables procedentes de los bosques. Además de celulosa, la instalación produce lignina y bioetanol. El proceso también permite obtener ácido carbónico, biogás y energía como productos complementarios. [Domsjö Pulp Mill]
3	A finales de septiembre de 2017, Beta Renewables informaba que el tribunal de Alejandría había permitido que las empresas del Gruppo Mossi Ghisolfi iniciasen un proceso concursal según el artículo 161 párrafo sexto de la Ley de Bancarrota de Italia. Beta Renewables es propiedad del Mossi Ghisolfi. Por lo tanto, el futuro cercano de los proyectos liderado por esta empresa es incierto y hay un riesgo grave de que se paralicen. La información será actualizada.
4	La planta New Planet BioEnergy de INEOS fue construida para demostrar a escala comercial la conversión rentable de diferentes materias primas lignocelulósicas residuales en bioetanol y energía renovable utilizando la tecnología de INEOS Bio. La construcción se completó en junio de 2012 y la primera producción de etanol celulósico tuvo lugar un año más tarde. En diciembre de 2014, la planta se paró para la instalación de un lavador de HCN. La presencia de bajos niveles de cianuro de hidrógeno, tóxico para los organismos que intervienen en la fermentación, suponía un grave problema para el proceso. Finalmente, en septiembre de 2016, Ineos Bio anunciaba su intención de vender el negocio de etanol, incluyendo la planta New Planet BioEnergy. [Alliance Bio-Products demostrará su tecnología CTS adaptando una planta de etanol cerrada]
5	Abengoa entró en concurso de acreedores el 25 de noviembre de 2015. El plan de reestructuración de deuda presentado por la empresa para evitar la bancarrota incluía la venta de sus activos no estratégicos, entre los que se incluía la unidad de negocio de biocombustibles de primera generación. La crisis también afectó a su negocio de etanol de segunda generación. De hecho, Abengoa Bioenergy Biomass of Kansas vendía la planta de etanol celulósico en Hugoton (Kansas) a Synata Bio a finales de 2016 por 48,5 M$. [Abengoa empezará la construcción de una biorrefinería para producir biocombustibles a partir de RSU en Nevada]
6	DuPont Industrial Biosciences comunicaba sus planes para vender su planta de etanol celulósico en Iowa en octubre de 2017. El anuncio llega casi dos años después de que la empresa celebrase la inauguración de esta instalación en octubre de 2015. En una declaración, DuPont comentaba: “Como parte del intento de DowDuPont por crear una empresa líder en productos especializados, vamos a cambiar nuestra manera de participar en el mercado de los combustibles celulósicos. Aunque todavía creemos en el futuro de los combustibles celulósicos, en nuestros intereses a largo plazo está el encontrar un comprador estratégico para nuestra tecnología, incluyendo la biorrefinería de Nevada.”
7	La instalación de Edmonton es la primera planta a escala comercial del mundo que produce etanol celulósico a partir de residuos sólidos urbanos (RSU) no reciclables ni compostables. Su inauguración oficial tuvo lugar el 4 de junio de 2014. Desde 2016, ha producido y vendido biometanol. La nueva unidad de conversión metanol-etanol se instaló durante el año 2017 y la producción de etanol comenzó en septiembre de 2017. [Enerkem comienza a producir etanol celulósico a partir de RSU en su biorrefinería de Edmonton]
8	Ethanol Europe es el patrocinador de Pelagonia Ethanol. La planta, ubicada en Macedonia (Pelagonia), podría revitalizar las comunidades rurales locales que están siendo abandonadas y crear 1.000 trabajos directos. La inversión está ahora en estado de suspensión.

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REFERENCIAS

1 Página web de ETIP Bioenergy: “Advanced Biofuels in Europe”.

2 Página web de ETIP Bioenergy: “Cellulosic ethanol”.

3 Página web de ePURE: “Innovation & Advanced Biofuels”.

4 E. Warner, A. Schwab, D. Bacovsky: “Survey of Non-Starch Alcohol and Renewable Hydrocarbon Biofuels Producers”. Informe técnico NREL/TP-6A10-67539, Febrero de 2017.

5 Página web de Borregaard.

6 Entrada del Blog BioRefineries: “Sarpsborg Biorefinery” (20/04/2015).

7 Entrada del Blog BioRefineries: “Borregaard modernizará su planta de etanol de segunda generación” (14/09/2016).

8 Página web de Domsjö.

9 Entrada del Blog BioRefineries: “Domsjö Pulp Mill” (29/04/2015).

10 Página web de Beta Renewables: Crescentino – The Project.

11 Entrada del Blog BioRefineries: “Crescentino Bioethanol Plant” (9/04/2015).

12 Nota de prensa de Beta Renewables: “The Alessandria court admitted the Gruppo Mossi Ghisolfi companies to the concordato preventivo” (27/09/2017).

13 “Ethanol development in China”. Bioenergy International (20/09/2016).

14 L. Kang: “Biofuel Experiences in China: Governance and Market Development Updates”. The 6th Stakeholder Plenary Meeting of EBTP.14-15/10/2014, Bruselas.

15 Entrada del Blog BioRefineries: “Alliance Bio-Products demostrará su tecnología CTS adaptando una planta de etanol cerrada” (24/07/2017).

16 Página web de POET-DSM Advanced Biofuels.