Energía, otras alternativas

CONSEJO ZONAL VALPARAÍSO

BIOCOMBUSTIBLES UNA ALTERNATIVA ENERGÉTICA COMUNITARIA

Eva Soto Acevedo MSc. Ing. Civil Bioquímico PUCV

Tesorera Consejo Zonal Valparaíso Colegio de Ingenieros de Chile A.G.

[email protected]

19 de Octubre 2012

IV CONGRESO DE NUEVAS TECNOLOGÍAS EN INGENIERÍA

mailto:[email protected]

EVA SOTO ACEVEDO – CONSEJO ZONAL VALPARAÍSO COLEGIO DE INGENIEROS DE CHILE A.G. 2012


Dado el exceso de residuos que día a día se generan en la región, se hace necesario buscar alternativas de valorización de los mismos, una de ellas es la incorporación de biomasa, para la generación de combustibles alternativos como, bioetanol, biodiesel, etc.



A partir de diversos residuos sólidos y líquidos, para cumplir con las indicaciones medioambientales, DS11/09 entre otros. Análisis de diversas alternativas, con potencialidad en la región, para llevar a escala domiciliaria y comunal, para hacer de la Región de Valparaíso, un real entorno de sustentabilidad y desarrollo racional, con calidad de vida.



Ilustración 1: Consumo mundial de fuentes primarias en 2010

Fuente: British Petroleum (BP), 2011.

Petróleo:

• Principal fuente de consumo de energías primarias.

• Generación de gases de efecto invernadero (GEI)


Petróleo:

• Desabastecimiento y variabilidad de precios.

• Búsqueda de fuentes de energía renovables.

Ilustración 2: Reservas de petróleo en el mundo a 2010

Fuente: British Petroleum (BP), 2011.


Biodiesel:

• Alternativa al desabastecimiento del petróleo.

• Desarrollado principalmente en Europa.

• En Chile está en etapa experimental.

Tabla 1: Principales productores mundiales de biodiesel

Fuente: Cámara Argentina de Fuentes Renovables, 2009.

Posición Año

2007 2008 2009 2010*

1 Alemania Alemania Alemania Alemania

2 EE.UU. EE.UU. Francia Francia

3 Francia Francia EE.UU. Brasil

4 Italia Brasil Brasil Argentina

5 Brasil Argentina Argentina EE.UU.

6 Austria Italia España s/d

7 Argentina Malasia Italia s/d

8 Portugal Bélgica Malasia s/d

9 España Polonia Bélgica s/d

10 Malasia Portugal Polonia *Proyectado


Biodiesel:

• Biocombustible líquido y renovable:

Bio biológico

Diesel utilizar en motores diesel

• Transesterificación: aceite + alcohol glicerol + éster metílico

Ilustración 3: Reacciones de la Transesterificación

Fuente: Biodisol, 2012.


Aplicación a escala solidaria


• Objetivo General

– Analizar la prefactibilidad técnica, económica y ambiental de la instalación de una planta productora de biodiesel con fines académicos.


• Objetivos Específicos – Diseñar una planta productora de biodiesel que cumpla con todos los

requisitos de una planta piloto. – Estimar la matriz de aceite usado generado en la Comuna de

Valparaíso, para aporte de materia prima. – Establecer los residuos generados del proceso productivo de la

planta. – Asegurar la sostenibilidad de la planta a lo largo de su vida útil.


Mercado Internacional:

• Mercado Europeo concentra la demanda y oferta mundial.

• Política energética europea “20-20-20”.

• Producción mundial 2009 fue 15 mil millones litros/año.

• Crecimiento anual 10,1%.

• Evolución materias primas: – 2005: aceite de colza, girasol y

cocina usado.

– 2009: aceite de soya y palma.

Ilustración 5: Producción de biodiesel por continentes en 2009.

Fuente: Informe Biocombustibles, Torres y Carrera Consultores, 2010.


Mercado Nacional:

• Consumo basado en energía primaria.

• Producción nacional 2007 fue 3 millones litros/año.

• Proyectos de implementación artesanal y baja productividad.

• Plantas: – FAME, Pullman Bus, Quilicura.

– INGRAS, San Bernardo.

– Comercial Biodiesel Chile Ltda

Tabla 2: Consumo energético primario en Chile en 2006.

Fuente: CNE y elaboración propia, 2012.

Energía primaria % Consumo % Importado

Petróleo Crudo 34 98

Gas Natural 21 75

Carbón 10 96

Leña y otros 14 --

Hidroelectricidad 21 --


• Protocolo de Kioto (sobre cambio climático) – Aplicabilidad: aplica a largo plazo.

• Ley 19.300 sobre B.G.M.A.(modificada por Ley 20.147) – Aplicabilidad: no aplica.

• D.S. 95 Reglamento S.E.I.A. – Aplicabilidad: no aplica.

• Plan Regulador Urbano Comunal Valparaíso – Aplicabilidad: si aplica

• D.F.L. 725 Código Sanitario – Aplicabilidad: no transgrede.

• SEREMI Salud Valparaíso – Aplicabilidad: si aplica.

• D.O.M. Comuna Valparaíso – Aplicabilidad: si aplica.

• D.S. 148 Manejo Residuos Peligrosos – Aplicabilidad: aplica con adaptabilidad.

• D.S. 594 Condiciones Ambientales Sanitarias – Aplicabilidad: aplica con adaptabilidad.

• D.S. 298 Transporte Sustancias Peligrosas – Aplicabilidad: aplica con adaptabilidad.

• D.S. 11 Especificaciones Calidad Biodiesel – Aplicabilidad: si aplica.

• NCh 2245/of.2003 Contenidos-Requisitos HR – Aplicabilidad: aplica con adaptabilidad.

• NCh 2190/of.2003 Distintivos Seguridad S.P. – Aplicabilidad: aplica con adaptabilidad.

• NCh 382/of.2004 Clasificación General M.P. – Aplicabilidad: aplica con adaptabilidad.

• NCh 2120/of.2004 División en 9 grupos M.P. – Aplicabilidad: aplica con adaptabilidad.

Normativa Aplicable


Casino UPLA Hospital El Salvador

Planta Biodiesel

Laboratorio Toxicología Facultades Ciencias, Ingeniería y DMA

Localización de la Planta


• Tecnología NO WASH: – Alta Tº y P – Sin proceso de lavado, filtrado y secado. – Herramientas integradas control del

proceso. – Circuitos independientes de entrada. – Recuperación de metanol.

• Características técnicas: – Altura: 1,7 m. – Ancho: 1 m. – Profundidad: 1 m. – Peso: 80 kg. – Consumo: 40 a 60 watts*litro producido. – Operación: batch. – Tiempo batch: 1 hr. – Capacidad: 100 lt. – Tiempo decantación: 6 a 8 hr. – Temperatura reacción: 90 ºC. – Operadores: 1 persona.

Ilustración 5: Unidad productora de biodiesel BIOLABM7.

Fuente: Centralbiodieselhtp, 2012.


Recepción Materias Primas

Filtrado Preparación del Metóxido (medidas) Valoración de la acides del aceite

Reactor BIOLABM7

Aceite usado Filtrado

Filtrado

Biodiesel Glicerina cruda

Se determinan las medidas de Metanol y NaOH. Se ingresan al reactor sin mezclarse,

por separado.

Caracterización del biodiesel

Almacenamiento

Metanol e Hidróxido de Sodio Aceite usado

Reactor BIOLABM7

Proceso del Reactor: Calentar el aceite a 100ºC para evaporar el agua

Procesos del Reactor: Transesterificación

Recuperación Metanol Decantación

Separación de fases

Biodiesel filtrado ya refinado. No hace falta proceso de Lavado y Secado.

Se caracteriza para comparar con DS 11

Filtrado


Recepción Materias Primas

Filtrado Preparación del Metóxido (medidas) Valoración de la acides del aceite

Reactor BIOLABM7

Aceite usado Filtrado

Filtrado

Biodiesel Glicerina cruda

Caracterización del biodiesel

Almacenamiento

Metanol e Hidróxido de Sodio Aceite usado

Reactor BIOLABM7

Filtrado

Restos de muestra con químicos

Restos de muestra con químicos

Restos sólidos pequeños de comida

Restos sólidos de impurezas del aceite

Borra seca del proceso (metanol, NaOH, otros)

Residuos Generados


ACEITE

68,6 Kg

METANOL

13,0 Kg

NaOH

0,9 Kg

REACTOR

BIODIESEL

71,2 Kg

GLICERINA

9,8 Kg

TOTAL ENTRADA= 82,5 Kg TOTAL SALIDA= 81,0 Kg

ACUMULACIÓN= 1,5 Kg

.


Protocolo Funcionamiento de la Planta

• Operará 2 veces por semana.

• Producirá 100 L (1 batch) por operación.

• Tiempo de producción estimado de 10 a 30 horas.

• Operatividad en jornada diurna.

• Máximo 2 operarios.

• Operarios equipados con accesorios de seguridad.

• Seguimiento de la actividad dentro de la Planta a través de registros físicos.

• La operación de la Planta será regida por el DMA y su director(a).


Costo de Inversión Total Proyecto

Ítem Costo Inversión $

Costos de Inversión 3.500.000

Costos de Inversión Maquinarias y Vehículo 4.549.932

Costo de Inversión Equipos de Seguridad 91.640

Costos de Inversión Artículos de Limpieza 108.540

Costos de Inversión Equipos de Emergencia 69.990

Costos Servicios Básicos Operación de Planta 82.285

Costo Mantención Maquinarias y Materias Primas 683.424

Sub-total Inversión 9.085.811

Imprevistos del Proyecto al 10% del Sub-total 908.581

Costo total Inversión $ 9.994.392

Fuente: Elaboración propia, 2012.


Características Costo $

Costo de Inversión Capital Fijo 8.320.102

Costo Servicios Básicos Operación 82.285

Costo Mantención y Materias Primas 683.424

Costo Total [1] 9.085.911

[1]No se considera el descuento del 10% por ser destinado para imprevistos.


Listado de Beneficios Características Beneficio $

Aprendizaje práctico sobre la operación de una planta y la elaboración de productos. 0

Promoción de la Universidad de Playa Ancha y del Departamento de Medioambiente a nivel regional y nacional en innovación,

tecnología y enseñanza.

0

Revalorización del mercado hacia las carreras de Ingeniería Civil Ambiental e Ingeniería Ambiental y sus egresados. 0

Apertura a nuevos futuros proyectos de desarrollo por parte de fondos de inversión social y tecnológica de empresas u

organismos estatales hacia la Universidad de Playa Ancha.

0

Aplicación experimental de biodiesel en vehículos de la universidad en mezclas superiores a B5, a razón de reemplazo del

80% de diesel en estanques de 45 lt con un precio del diesel actual de $633/ lt por 4 vehículos por mes por año.

1.093.824

Aplicación experimental de biodiesel en vehículos particulares de funcionarios y alumnos de la universidad en mezclas

superiores a B5, a razón de reemplazo del 80% de diesel en estanques de 45 lt con un precio del diesel de $633/ lt por 4

vehículos por mes por año.

0

Venta del 90% almacenado de glicerina cruda como materia prima, sobre un volumen total mensual de 66,4 lt, a la industria

química y farmacéutica, fábricas y artesanos, con finalidad de costear materias primas, servicios básicos y mantención

de maquinarias. Precio del litro glicerina cruda $40.

28.800

Uso de la glicerina como materia prima en futuros proyectos compatibles por parte de la Universidad de Playa Ancha o el

Departamento de Medioambiente.

0

Beneficio Total 1.122.624

Fuente: Elaboración propia, 2012.


Matriz de Leopold del

Proyecto


• Prefactibilidad Técnica:

– Viabilidad del terreno y localización de la Planta.

– Ventajas educativas y productivas de unidad BIOLABM7.

– Diseño de Planta práctico y funcional cumple con D.S. 148/2003 y 594/1999.

– Baja generación de residuos en proceso productivo.


• Prefactibilidad Ambiental:

– Impacto mayormente positivo del proyecto.

– Casi nulo impacto a factores biológicos, físicos y químicos.

– Fuerte aporte al factor social de educación.

– Proyecto compatible con el ambiente, la sociedad y la comunidad universitaria.


Conclusiones

• Baja generación de residuos de la Planta exime la realización de un Plan de Manejo de RESPEL según art. 25 del D.S. 148.

• La Planta no deberá declarar sus residuos a través del art. 84 del D.S. 148. • La Planta deberá buscar un mecanismo de eliminación de sus residuos

almacenados. • La ejecución del proyecto esta sometido a la inversión externa. • El proyecto es totalmente sostenible y viable a lo largo de su vida útil.

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Eva Soto Acevedo MSc. Ing. Civil Bioquímico PUCV

Tesorera Consejo Zonal Valparaíso Colegio de Ingenieros de Chile A.G.

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