“Fortalecimiento del marco regulatorio, capacidades te cnicas y cartera de proyectos para el desarrollo de una industria local de bioga s en el sector

lechero”

Promoviendo el desarrollo de la energía a biogás en pequeñas y medianas agroindustrias seleccionadas

SAP-ID Proyecto UNIDO: 100181

Informe de Avance

Noviembre 2016

Punto 3.4.1 de los Términos de Referencia (3.1.5 del POA)

INSTITUTO DE INVESTIGACIONES AGROPECUARIAS (INIA)

Número de Contrato: 3000030580 Coordinador de proyecto: Francisco Salazar Sperberg

Fidel Oteiza 1956 – Pisos 11 y 12, Providencia, Santiago, Chile

EVALUACIÓN PRELIMINAR DE UNA FACTIBILIDAD TÉCNICA Y ECONÓMICA PARA IMPLEMENTAR PLANTAS DE BIOGÁS EN UNA MUESTRA DE PREDIOS DE LECHERÍAS SELECCIONADAS EN LAS REGIONES DE LOS RÍOS Y LOS LAGOS

Equipo de trabajo:

Francisco Salazar, PhD, Ingeniero Agrónomo

Josué Martínez-Lagos, Doc., M.Sc., Ing. Ambiental

Christian Soto, Ing. Acuícola

Marta Alfaro, PhD, Ingeniero Agrónomo

Marion Rodríguez, Mg., Bioingeniero

Jorge Gontupil, PhD, Ingeniero Civil Agrícola

Juan Pablo Belmar, Mg., Ing. Civil Industrial

ÍNDICE DE CONTENIDOS

ABREVIACIONES. ........................................................................................................................5

INTRODUCCIÓN ...........................................................................................................................7

ACTIVIDAD 3.4.1 (3.1.5 DEL POA) .............................................................................................8

OBJETIVOS ....................................................................................................................................8

Objetivo general ...................................................................................................................8 Objetivos específicos ...........................................................................................................8

METODOLOGÍA DE TRABAJO ...................................................................................................9

1.Levantamiento de información predial. ..........................................................................11 2. Cálculo de producción de biogás. ..................................................................................14

3.Metodología de cuantificación de biogás y reducción gases efecto invernadero (GEI). 20 4. Pasos de la evaluación técnico – económica..................................................................21

4.1 Determinación de Modelos de Negocios: .......................................................26

ANÁLISIS Y RESULTADOS ......................................................................................................30

1. Resultados de información predial.................................................................................30

2. Resultados de los análisis de macro y micronutrientes y parámetros físico-químicos realizados a las muestras de purines colectadas en los predios. ........................................38

3. Resultados de estimación de generación en los predios en estudio. ..............................41

4. Resultados de la evaluación del potencial de mitigación en predios en que pudieran implementarse digestores anaeróbicos (DA). ...................................................................47 5. Resultados de la evaluación económica, proyectos en etapa de pre inversión. .............49

5.1 Resultado modelos de negocios. .....................................................................51

CONCLUSIONES. ........................................................................................................................54

RECOMENDACIONES. ...............................................................................................................55

REFERENCIAS .............................................................................................................................57

ANEXOS. ......................................................................................................................................60

Anexo 1a. Encuesta Predios. Aspectos generales y específicos de los predios con potencial de generación de biogás en la región de Los Ríos y Los Lagos.........................60

Anexo 1b. Fichas de proyectos de biogás para 20 predios lecheros con potencial de biodigestión de las Regiones de Los Ríos y de Los Lagos. ...............................................64 Anexo 1c. Coordenadas UTM biodigestores (versión digital en CD). ..............................64

Anexo 2. Resultados evaluación económica. .....................................................................65

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ÍNDICE DE IMÁGENES

Imagen 1. Mapa con las Estaciones Meteorológicas Automáticas localizadas en las Regiones de Los Ríos y Los Lagos. (http://agromet.inia.cl/). ................................................................12

Imagen 2. Ubicación geográfica de los predios seleccionados e índice térmico, regiones de Los Ríos y Los Lagos. ..............................................................................................................13

Imagen 3. Concentración de los predios por región. ....................................................................30

Imagen 4. Porcentaje de predios según rango de vacas en ordeña. ..............................................33 Imagen 5. Tiempos de estabulación y/o confinamiento en los predios bajo estudio. ...................34 Imagen 6. Potencial eléctrico por predio. .....................................................................................46 Imagen 7. Potencial térmico por predio. .......................................................................................47 Imagen 8. Emisiones (kg CO2 eq año-1) para predios con potencial de instalación de

biodigestores en las regiones de Los Ríos y de Los Lagos, en una situación sin proyecto y con biodigestores bajo condiciones mejoradas de funcionamiento. ..................................48

ÍNDICE DE TABLAS

Tabla 1. Índice térmico. .................................................................................................................10

Tabla 2. Identificación de los predios en estudio. ..........................................................................10 Tabla 3. Parámetros y metodologías analíticas utilizadas para el análisis de las muestras de purín

de lechería. .........................................................................................................................14

Tabla 4. Información predios evaluados. .......................................................................................32

Tabla 5. Producción de purines estimada en los predios evaluados. ............................................35

Tabla 6. Caracterización de purines. .............................................................................................40 Tabla 7. Análisis de DQO y alcalinidad de purines ......................................................................40

Tabla 8. Producción estimada de metano por predio. ...................................................................42 Tabla 9. Producción estimada de biogás por predio. ....................................................................44 Tabla 10. Casos positivos de la evaluación económica de implementación potencial de

biodigestores en predios lecheros de las Regiones de Los Ríos y Los Lagos, comparando distintos escenarios. ...........................................................................................................50

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Abreviaciones.

B/C: Relación beneficio costo

Bo: Potencial de emisión de CH4 del estiércol.

Ca: Calcio total.

CERs: Certificado de reducción de emisiones.

CH4: Gas metano.

CNF: Factor de conversión del metano.

CO2: Dióxido de carbono.

DA: Digestores anaeróbicos.

DQO: Demanda química de oxígeno.

Fe: Hierro total.

GEI: Gases de efecto invernadero.

INGEI: Inventario nacional de gases de efecto invernadero

INIA: Instituto de Investigaciones agropecuarias.

INN: Instituto de normalización.

IPCC: Panel intergubernamental para el cambio climático.

IVA: Impuesto al valor agregado.

K: Potasio total.

MDL: Mecanismo de desarrollo limpio.

Mg: Magnesio total.

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Mn: Manganeso total.

MMA: Ministerio del medio ambiente.

Na: Sodio total

NCh: Norma chilena.

NKj: Nitrógeno Kjeldahl.

O2: Oxígeno.

ODEPA: Oficina de Estudios y Políticas Agrarias.

P: Fósforo total.

POA: Plan operativo anual.

SVa: Sólidos volátiles agregados.

SV: Sólidos volátiles.

T: Temperatura.

TIR: Tasa interna de retorno.

ULA: Universidad De Los Lagos.

VAN: Valor actual neto.

WAC: Water Analysis Center, Universidad de Los Lagos.

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Introducción

El presente estudio entrega antecedentes base para la posible implementación de proyectos de digestión anaeróbica en predios de producción de leche ubicados en las regiones de Los Ríos y Los Lagos de Chile. Se informa el punto 3.4.1 (3.1.5 del POA) que trata sobre la “Caracterización

técnica y estudios de caso para la generación de biogás de mediana escala (predios de entre 100 y 500 vacas aproximadamente)”. Esta sección pertenece al punto 3.4 (3.1 del POA) sobre

“Asistencia técnica a pequeñas y medianas agroindustrias para el desarrollo de proyectos de

energía a biogás”, y a su vez pertenece al componente 3.0 del POA “inversiones y cartera de

proyectos”, donde se presenta la información obtenida en relación a la selección, identificación y

localización de todos los predios con potencial de generación ubicados en la zona de estudio, además de reportar su estado actual y tipos de procesos utilizados en la producción de leche. Como parte de este estudio se analizaron las variables técnicas y productivas obtenidas de las visitas realizadas a los 20 predios lecheros seleccionados de las regiones de Los Ríos y Los Lagos, las cuales están asociadas al monitoreo de parámetros físico químicos y caracterización de los purines generados en el proceso productivo. Estas permitieron estimar el potencial de producción de biogás, permitiendo de esta forma cuantificar la producción de energía eléctrica y/o térmica y el potencial de mitigación de las emisiones de metano. Finalmente, se desarrolló una evaluación técnico económica de los predios seleccionados, en donde se analizaron los indicadores de inversión y rentabilidad.

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Actividad 3.4.1 (3.1.5 del POA)

Caracterización técnica y estudios de caso para la generación de biogás de mediana escala (predios de entre 100 y 500 vacas aproximadamente)

Objetivos

Objetivo general

Monitorear parámetros técnicos y productivos en proyectos de biogás en el sector lechero, con

la finalidad de generar información confiable que permita evaluar la factibilidad técnica de nuevos proyectos de biodigestión anaeróbica.

Evaluar y sistematizar la información de predios lecheros con potencial para la generación de biogás a través de digestores anaeróbicos.

Objetivos específicos

Complementar la información técnica generada en (1.1.) con la finalidad de permitir la selección de proyectos con potencial para la generación de biogás.

Diseño de una metodología para la selección de proyectos que consideren condiciones favorables para la generación de biogás con digestores anaeróbicos en el sector lechero, en predios de aproximadamente 100 a 500 vacas.

Acceder a la información en forma simple a través de fichas técnicas de proyectos de biogás.

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Metodología de trabajo

El levantamiento de información de los predios con potencial de generación de biogás se realizó tomando como base los antecedentes provenientes de un total de 80 predios con interés de generación de biogás, los cuales fueron seleccionados del listado previamente generado por el llamado de interés del Proyecto UNIDO. La selección incluyó además otros predios de estas regiones, que pudieron por distintas razones, quedar fuera del llamado de interés, y que se acordó incorporarlos en reunión de coordinación con el equipo de UNIDO-INIA. La selección definitiva de los 20 predios para este estudio, se realizó considerando distintos criterios y el conocimiento y experiencia de agricultores y sistemas de producción de leche de la zona de INIA y de las principales industrias procesadoras de leche: COLUN, SOPROLE, Nestlé y Watt´s. Se sostuvieron reuniones técnicas con profesionales de estas empresas para analizar la información. Cabe destacar además, que son estas industrias las que tienen una mayor recepción de leche en las regiones del estudio (ODEPA, 2016). Para la selección se definieron los siguientes criterios de selección, los cuales no son excluyentes:

• Motivación y ganas del propietario del predio por el tema. • Interés por la innovación. • Tema ambiental priorizado en su sistema de producción de leche. • Ubicación geográfica del predio. • Número de vacas, se priorizó en un rango de 100 a 500 vacas en ordeña. • Posibilidad de co-digestión con otros residuos generados en el predio. • Tipo de dietas de los animales utilizadas en el proceso productivo. • Grado de confinamiento para la producción de leche.

Sumado a los criterios anteriormente descritos, se consideró un índice termal para las zonas con mayor potencial para la generación de biogás, esto según al criterio propuesto por Varnero (2013) (Tabla 1). Para ello se utilizó el valor de temperatura promedio anual para estimar la temperatura del suelo a 1 metro de profundidad, esto según lo establecido en la metodología de Santibáñez et al, (2010). El valor de temperatura con el cual se trabajó proviene de las estaciones meteorológicas de Agromet INIA más cercanas al predio encuestado (http://agromet.inia.cl). Con las temperaturas promedio del aire mensual se identificaron aquellas mayores o iguales a 15°C, con lo cual se procedió a determinar el Índice Térmico de las zonas cercanas a los predios seleccionadas (Imagen 1). Las estaciones meteorológicas utilizadas para el análisis fueron; Región de Los Ríos: El Cardal, Las Lomas, Palermo, Rucatayo. Región de Los Lagos: Colegual, La Pampa, Polizones, Octay, Remehue, Quilanto. Con dichos criterios se procedió a seleccionar y a identificar los predios en orden de visita, del P1 al P20 (Tabla 2).

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Tabla 1. Índice térmico.

Índice Térmico Criterios

Criterios.

1 No apto Entre 0 y 1 meses Ts ≥15 °C 2 Baja aptitud Entre 2 y 4 meses Ts ≥15 °C 3 Apto Entre 5 y 6 meses Ts ≥15 °C 4 Muy apto Entre 7 y 8 meses Ts ≥15 °C 5 Óptimo Entre 9 y 12 meses Ts ≥15 °C

Fuente: Santibáñez et al. (2010).

Tabla 2. Identificación de los predios en estudio.

ID Región. Nombre del predio

P1 Los Ríos. Fundo Futahuente.

P2 Los Ríos. Fundo Los Álamos.

P3 Los Ríos. Fundo Parcelas Unidas.

P4 Los Ríos. Fundo El Campeón.

P5 Los Lagos. Fundo La Reconquista.

P6 Los Lagos. Campus Holanda.

P7 Los Lagos. Fundo El Cardal.

P8 Los Ríos. Fundo Las Quemas.

P9 Los Lagos. Fundo San José.

P10 Los Ríos. Fundo San Javier de Cocule.

P11 Los Ríos. Fundo Las Mercedes.

P12 Los Ríos. Fundo La Escuela.

P13 Los Lagos. Fundo Huillinco.

P14 Los Lagos. Fundo Casa del Medio.

P15 Los Lagos. Fundo Tres Esteros.

P16 Los Lagos. Fundo La Trinchera.

P17 Los Lagos. Fundo Futacuin.

P18 Los Lagos. Fundo Hueleco.

P19 Los Lagos. Fundo Antimahuida.

P20 Los Lagos. Fundo San Enrique

Fuente: elaboración propia (2016).

Localización de los predios visitados por región

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1.Levantamiento de información predial.

Para la colecta de información se realizó una visita técnica, encuesta y monitoreo de las lecherías seleccionadas en los predios de las regiones de Los Lagos (X) y Los Ríos (XIV). La información se registró en formato papel en base a la Ficha de Información General Potenciales Proyectos (Anexo 1a), las cuales fueron posteriormente digitalizada en fichas electrónicas formato pdf que están disponibles como anexo electrónico (Anexo 1b ). Los aspectos generales considerados en la encuesta incluyeron la identificación del predio, aspectos técnicos, manejo predial, manejo de purines y volúmenes de aguas utilizados en el proceso, caracterización del afluente (sustrato de entrada al biodigestor) y potencial manejo del biodigestor. También se consideró el posible uso del biogás, manejo del digestato y su uso, los indicadores de biodigestión y los aspectos económicos y generales, esto entre otros aspectos considerados importantes para el correcto diagnóstico del potencial de generación de biogás de las lecherías seleccionadas. Con la finalidad de cuantificar la producción y utilización de purines, entendiéndose por purín la mezcla de fecas, orina y agua, en cada predio se utilizó la metodología propuesta por Salazar et al. (2003, 2012). Los volúmenes de fecas y orinas producidas se calcularon de acuerdo al peso vivo promedio de las vacas en ordeña (10% del peso vivo por día) en cada predio y al grado de confinamiento de estos, esto último dado por las horas de estabulación completa o parcial de las vacas en ordeña. Durante las visitas además se midieron, con la ayuda de un odómetro de rueda portátil, las diferentes construcciones asociadas a la lechería, esto para determinar las superficies descubiertas, superficies techadas sin canalizar y superficies techadas canalizadas que contribuyen a la generación de purines. La información pluviométrica se obtuvo de la estación meteorológica de Agromet INIA más cercana al predio encuestado (Imagen 1). Junto con ello se colectó información del uso de agua de limpieza tanto de pisos y construcciones, como lavado de equipos de ordeña y estanque de leche. Si no se contaba con información predial esta fue estimada en base al número de unidades de ordeña, tamaño estanque de leche, y gasto promedio de agua para una lechería promedio del sur de Chile (Salazar et al. 2012). De forma complementaria, a cada predio se le asignó un código de identificación en base al orden de visita con el fin de mantener en reserva su identificación durante el registro de información y muestreo desde terreno. La identificación asignada corresponde de P1 a P20 (Imagen2). Cabe hacer notar por lo tanto que los registros individuales de información son confidenciales y deberá establecerse que podrá ser compartido públicamente. Esta decisión deberá ser tomada en conjunto por el equipo de UNIDO e INIA. Durante cada visita se colectó una muestra de purín de lechería de acuerdo a la metodología propuesta por Salazar et al. (2007). La muestra fue dividida para análisis físico-químico y para análisis de DQO y alcalinidad. Los análisis realizados y laboratorios se describen en Tabla 3.

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Imagen 1. Mapa con las Estaciones Meteorológicas Automáticas localizadas en las Regiones de Los Ríos y Los Lagos. (http://agromet.inia.cl/).

Fuente: Agromet INIA y Google 2015.

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Imagen 2. Ubicación geográfica de los predios seleccionados e índice térmico, regiones de Los Ríos y Los Lagos.

Fuente: Elaboración propia utilizando Google Earth (2016).

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Tabla 3. Parámetros y metodologías analíticas utilizadas para el análisis de las muestras de purín de lechería.

Fuente: elaboración propia (2016). 2. Cálculo de producción de biogás.

La producción de biogás se realizó en base a la estimación de la producción anual de purines y al contenido de los sólidos volátiles, obtenidos de los análisis de purín por predio, los cuales se calcularon en una planilla Excel. En los 20 predios evaluados se consideró una condición potencial de producción de biogás focalizada principalmente en maximizar la entrada de materia orgánica al digestor. En la estimación se consideraron los siguientes parámetros:

Sólidos totales (materia seca) y sólidos volátiles.

Para determinar los sólidos totales (ST), se tomó una muestra de purín desde los pozos purineros. Todas las muestras se analizaron en el laboratorio de INIA Remehue para determinar su contenido de ST y sólidos volátiles (SV) de acuerdo a la metodología descrita por Salazar y Saldaña (2007). De acuerdo al contenido de materia seca de purín en cada predio se consideró el ajuste de ST a un valor adecuado para los diferentes tipos de biodigestor siendo 2% para laguna cubierta y 6% para mezcla completa (USDA, 2009), considerando que el porcentaje de SV no varía. De esta manera

Parámetro Descripción Demanda Química de Oxígeno (DQO)

Análisis realizado en laboratorio de Análisis de Agua (WAC) de Universidad de Los Lagos (ULA) según NCh 2313/24 Of. 97. Laboratorio acreditado por el Instituto Nacional de Normalización (INN) según el sistema de gestión NCh-ISO 17025:2005. DQO expresado en mgO2/L.

Alcalinidad total Análisis realizado en laboratorio WAC según la metodología Merck para análisis de agua. Alcalinidad total expresada en mgCaCO3/L.

Sólidos volátiles Análisis realizado en laboratorio de Nutrición y Medio Ambiente, INIA Remehue. La determinación se realizó mediante método gravimétrico, a través del secado de muestra en horno con aire forzado a 105 °C por 24 h y luego a 550 °C por 1h.

Macro y micronutrientes Análisis realizado en laboratorio de Nutrición Animal y Medio Ambiente de INIA Remehue. Incluye medición de materia seca, cenizas, carbono, conductividad eléctrica, nitrógeno Kjeldahl, nitrógeno orgánico, nitrógeno amoniacal, nitrato, fósforo, potasio, calcio, magnesio, sodio, zinc, hierro y cobre.

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los predios con valores altos de materia seca se seleccionaron para mezcla completa y los con bajo porcentaje de materia seca para laguna cubierta. Cuando los ST son superiores al valor objetivo, el ajuste de ST se logra diluyendo el purín con agua, y no utilizando un separador para reducir la cantidad de sólidos, ya que se pretende utilizar la mayor cantidad de sólidos posibles para aumentar la producción de biogás. En el caso contrario, cuando el purín estaba muy diluido, se ajustó el contenido de ST reduciendo el uso y del agua lo que implica un mejor uso y gestión de este recurso dentro del predio. Estos ajustes afectan el volumen de purines generados, aumentando o disminuyendo dicho volumen según sea el caso. Finalmente se consideró el uso de un separador de sólidos antes de ingresar al biodigestor sólo con la finalidad de remover el material sobrenadante y partículas muy grandes que podrían perjudicar el funcionamiento del biodigestor, lo que disminuiría de manera marginal el volumen de purines conducidos al biodigestor, por lo que se aplicó un factor de disminución del volumen del 3%

Tiempo de Retención Hidráulico (TRH).

Éste es un parámetro muy importante en el proceso de producción de biogás ya que indica el tiempo promedio que permanece el sustrato en el digestor y por lo tanto el tiempo que tienen los microorganismos para digerir el sustrato. Para el caso de los biodigestores anaerobios este valor se expresa usualmente en días, y se calcula dividiendo el volumen del biodigestor (m3) por el volumen diario de afluente (m3/día), donde este último corresponde al volumen de afluente total generado por año dividido por 365 días. El TRH es dependiente de la temperatura de digestión, siendo más alto para temperaturas bajas ya que a bajas temperaturas el proceso de digestión anaerobia es más lento. Algunos autores recomiendan TRH superior a 50 días para condiciones psicrofílicas (10-25 °C), entre 25 y 30 días para condiciones mesofílicas (30-37 °C) y entre 10 y 15 días para condiciones termofílicas (50-60 °C) (Cheng, 2010). En este estudio se consideró 55 días de TRH para condiciones psicrofílicas (laguna cubiertas) y 30 días para condiciones mesofílicas (estanque agitado de mezcla completa).

Tipo de Biodigestor.

En este estudio se consideró la instalación de dos tipos de biodigestores. En algunos casos los predios contarán con digestores de laguna cubierta sin control de temperatura ni agitación y trabajando con un 2% de ST. Los otros predios contarán con digestores de mezcla completa con control de temperatura y agitación utilizando purines con un 6% de ST. Para determinar el tipo de biodigestor a utilizar en cada uno de los predios en estudio, primero se realizó una estimación preliminar del tamaño del biodigestor asumiendo para todos los casos un digestor de laguna cubierta trabajando en el rango psicrofílico de temperatura, por lo que se consideró un tiempo de retención hidráulico de 55 días. Luego, se analizó caso a caso cuáles de los predios podrían calificar para tener un digestor de mezcla completa basándose en tres parámetros: el tipo de sustrato a utilizar, el tamaño del biodigestor y la cantidad de ST en el sustrato. Primero, se determinó que el predio P5 poseía condiciones adecuadas para tener un digestor de mezcla completa ya que posee un sustrato de alto potencial de generación de biogás trabajando en el rango mesofílico ya que, además de los purines, cuenta con suero de quesería el que puede ser co-digerido con los purines. Además este suero cuenta con un porcentaje de ST adecuado para un digestor de mezcla completa. El resto de los predios sólo cuenta con los purines como sustrato, así que se decidió cuáles de ellos

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contarían con un digestor de mezcla completa a partir de los otros dos criterios el volumen del digestor y el contenido de ST que además están en cierta forma relacionados. En la estimación preliminar del tamaño de los biodigestores se determinó que algunos predios tendrían biodigestores de laguna cubierta muy grandes (superior a 2.000 m3) debido a que el volumen de purines generados era alto y/o porque su sustrato contenía un alto porcentaje de ST ya que al ser diluido para lograr un 2% de ST se debía agregar mucho agua. Por dicha razón, se determinó que los digestores de laguna cubierta cuyo porcentaje de ST fuera superior al 3% y el volumen superior a 2.000 m3, pasarían a ser del tipo mezcla completa. Así, los otros predios que calificaron para biodigestores de mezcla completa son P8, P10, P11, P12, P14 y P19.

Determinación de la producción de metano. Numerosos estudios han estimado el rendimiento de biogás o metano en función de la cantidad de materia orgánica ingresada al biodigestor en términos de sólidos volátiles agregados (SVa). En el caso del estiércol de lecherías, se han reportado rendimientos de metano que van desde 0,13 m3 CH4/Kg SVa hasta 0,24 m3 CH4/Kg SVa dependiendo de las condiciones a las cuales operan los biodigestores y de las prácticas de las lecherías ( Safley y Westerman, 1994). Otra forma de estimar la producción de biogás es a partir de la DQO degradada en el proceso de digestión anaerobia, es decir, la diferencia entre el DQO en el afluente y el DQO en el efluente, sin embargo esto sólo puede ser medido en biodigestores que están en operación. Para el presente estudio se determinó el rendimiento de metano utilizando el modelo realizado por Safley y Westerman (1994) quienes estimaron dicho rendimiento para estiércol de lecherías en condiciones de bajas temperaturas en un rango de 10 a 23°C utilizando cargas orgánicas de 0,1 y 0,2 Kg SV/m3-día, condiciones similares a las encontradas en nuestros casos de estudio en lecherías de la Zona Sur de Chile para los digestores del tipo laguna cubierta que trabajan a temperatura ambiente. Dicho modelo se presenta a continuación.

Para carga orgánica = 0,1 Kg SVa/m3-día B = 0,1153 + 0,0053 T Para carga orgánica = 0,2 Kg SVa/m3-día B = 0,0820 + 0,0063 T Donde:

B = Producción de metano (m3 CH4/Kg SVa) T = Temperatura (°C)

En los predios analizados, la tasa de carga orgánica para los digestores de laguna cubierta varía entre 0,21 y 0,28 Kg SVa/m3-día, por lo que se utilizó el modelo para carga orgánica mayor con una temperatura de digestión de 13 °C que es el promedio anual de temperatura del suelo en las regiones en estudio. Así, se obtuvo un valor de rendimiento de metano de 0,164 m3 CH4/Kg SVa para los digestores del tipo laguna cubierta. En el caso los predios que tendrían biodigestores de mezcla completa con sistema de calefacción y que funcionarían a 35 °C con tasas de carga orgánica mayores, el modelo de Safley y Westerman no aplica, por lo tanto se utilizó un rendimiento de metano de 0,232 m3 CH4/Kg SVa, acorde a las condiciones de estos biodigestores (Montalvo y Guerrero, 2003). El caso de P5 es particular ya que cuenta con otro tipo de sustrato donde se

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realizaría co-digestión con purines y suero. En este caso se utilizó un rendimiento de 0,343 m3 CH4/Kg SVa de acuerdo al estudio con estos sustratos realizado por Comino et al. (2012).

Producción de biogás. El volumen de biogás generado se determinó a partir de la producción de metano y del porcentaje de metano en el biogás de los predios que utilizan biodigestores operativos en la zona de estudio (informados en la actividad 3.1.1 (1.2.1 del POA). Cabe destacar que estos son los primeros valores obtenidos a nivel regional para predios lecheros a escala comercial, siendo por ende los valores más cercanos a las características de los 20 predios en estudio. Con esta información se pudo estimar la producción de biogás (m3/día) para cada predio en estudio. En uno de los predios (P5) que tenía una quesería, los efluentes generados de este proceso también fueron considerados y analizados para una co-digestión con los purines de lechería. Potencial Energético del metano. Considerando un poder calorífico del metano de 15,4 kWh/kg y una densidad del metano de 0,656 kg/m3 a 25°C y 1 atmósfera de presión, se obtiene un potencial energético del metano de 10 kWh/m3 de metano. Con este último valor junto al volumen de metano calculado en cada predio diariamente (m3/día) se obtiene el potencial energético a partir del volumen de metano calculado en kWh/día. Contenido Energético del biogás. El contenido energético del biogás está directamente relacionado al porcentaje de metano en el biogás. Como se señaló anteriormente el potencial energético del metano de 10 kWh/m3, por lo tanto, el potencial energético del biogás es siempre menor a dicho valor y se calcula multiplicando los 10 kWh/m3 por el porcentaje de metano en el biogás o visto desde otra perspectiva, se puede calcular también dividiendo el potencial energético calculado en cada predio (kWh/día) por la producción diaria de biogás (m3/día). Potencial eléctrico y térmico. No toda la energía contenida en el biogás puede transformarse en energía útil. La energía del biogás puede convertirse en energía eléctrica por medio de generadores eléctricos que funcionan con biogás. Existe un gran número de generadores en el mercado que funcionan con biogás, y cada uno de ellos tiene su respectiva eficiencia dependiendo de la tecnología que utilizan. Según el documento “Potencial de biogás en Chile” desarrollado por la Comisión Nacional de

Energía el factor de conversión de la energía del combustible (en este caso biogás) en energía eléctrica varía entre el 30 y 40%. La baja eficiencia de los generadores eléctricos se debe a que gran parte de la energía se pierde en forma de calor. Esta eficiencia puede mejorar considerablemente si parte de ese calor perdido logra recuperarse y ser utilizado en otros procesos. Para ello, la alternativa es la utilización de co-generadores los que además de generar electricidad, capturan parte del calor de la combustión llegando a eficiencias combinadas del 70% y superiores.

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En todos los casos en estudio se consideró la instalación un co-digestor con un 35% de eficiencia y un 40% de eficiencia térmica, valores típicos para co-generadores nuevos de mediana eficiencia. Determinación de la producción de metano a partir del suero de leche. En el caso del suero, se determinó el rendimiento de metano utilizando datos reportados por Comino et al. (2012) tomando en consideración el factor de 0,343 m3 CH4/kg SV agregados. La producción de metano a partir del suero se estimó multiplicando los factores antes mencionados por el contenido de sólidos volátiles de suero. Además, se consideró un porcentaje de metano en el biogás 55,2% de acuerdo al mismo estudio antes mencionado para mezclas de 50% purín y 50% de suero. Ejemplo de cálculo para la producción de metano.

Cálculo de afluente:

El predio P1 tiene una producción de purines de 1.354 m3/año, equivalente a 3,71 m3/día. Este volumen de purines se ajusta al 2 % de materia seca obteniéndose un volumen de 2,32 m3/día que se conducirán al biodigestor. A esta cantidad se le descuenta un valor del 3% de volumen de purines retenido como sólidos en los decantadores, obteniéndose un volumen de afluente de 2,25 m3/día.

1.354m3

año ÷ 365 días = 3,71

m3

día de purines, ajustados al 2% M. S. = 2,32

m3

día

2,32 m3

día x 0,97% = 2,25

m3

día de efluente

Cálculo de sólidos totales volátiles agregados (SVa):

La cantidad de sólidos totales volátiles agregados al biodigestor se calculó en base al contenido de sólidos volátiles (SV) presente en el afluente. Para ello se consideró una densidad del purín de 1 Kg/L, obteniéndose un valor de 27,27 Kg SVa/día.

2,25 m3

díade afluente x 1000 L x 1

Kg

L x

2,0% ST

100 x

60,62% SV

100= 27,27

Kg

díaSVa

Tasa de carga orgánica afluente:

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Para determinar el factor de conversión a utilizar, se estimó la tasa de carga orgánica para el biodigestor P1, considerando la cantidad de SVa y la capacidad líquida en m3 del biodigestor correspondiente a 124 m3. Se estimó una tasa de carga orgánica de 0,22 Kg SV/m3.día.

27,27 Kg

día SVa ÷ 124 m3 = 0,22

Kg SV

m3biodigestor − día

Factor de conversión:

Para este caso se determinó el rendimiento de metano utilizando el modelo realizado por Safley y Westerman (1994) donde se estimó un rendimiento para purines de lechería en condiciones de temperatura según el modelo en un rango de 10 a 23°C, utilizando cargas orgánicas de 0,1 y 0,2 Kg SV/m3-día. Para este biodigestor al tener una carga orgánica de 0,22 Kg SV/m3.día, se utilizó el siguiente modelo:

Para carga orgánica = 0,2 Kg SVa/m3-día B = 0,0820 + 0,0063 T Donde: B = Producción de metano (m3 CH4/Kg SVa) T = Temperatura (°C)

B = 0,082 + (0,0063 x 13°C)

B = 0,164 m3CH4

Kg SVa Factor de conversión a temperatura real

Producción de metano:

Finalmente, utilizando los factores de conversión y la cantidad de SVa calculados, se obtiene una producción de metano real de 4,5 m3/predio.día. Lo que a su vez, utilizando el valor promedio de 60,98% de CH4 en el biogás (obtenido de los predios en operación del reporte 3.1.1), equivale a una producción real de biogás de 7,3 m3 biogás/predio.día.

0,164 m3CH4

Kg SVa x 27,27

Kg

día SVa = 4,5

m3CH4

predio. día

4,5 m3CH4

predio. día x 100 ÷ 60,98% CH4 = 7,3

m3 biogás

predio. día

20

3.Metodología de cuantificación de biogás y reducción gases efecto invernadero (GEI).

Con la finalidad de cuantificar el potencial de mitigación de las emisiones de CH4 por incorporación de biodigestores en sistemas productivos lecheros de las regiones de Los Lagos y Los Ríos, se procedió a estimar mediante cálculo las emisiones directas de CH4 por gestión del estiércol a nivel predial, sin y con la incorporación de esta tecnología en predios pre-seleccionados para este fin (n=20). Para ello se emplearon dos metodologías de cálculo:

• Directrices entregadas para este fin por el Panel Intergubernamental para el Cambio Climático (IPCC, 2006). El nivel 2 de complejidad de esta directriz fue empleado para la estimación de las emisiones en la situación sin proyecto. Este nivel se basa en el empleo de información del número de cabezas directamente asociado al estiércol que se reserva en lagunas o pozos purineros (número de vacas lecheras en ordeña), y la capacidad de generación de CH4 del purín acumulado, expresado por cabeza de animal (factor de emisión por animal, FE). Este último aspecto depende del contenido de sólido volátiles (SV) del purín y el potencial de emisión de CH4 de este material (Bo). El Factor de Conversión de Metano del purín (FCM) varía según sistema de manejo del estiércol (lagunas anaeróbicas, digestores anaeróbicos, etc.) y la temperatura media anual del aire de la zona en que se encuentra ubicado el predio. Se estimó un factor de emisión de CH4 por manejo del estiércol individual para cada predio. Este se obtuvo como producto del contenido de sólidos volátiles del purín medido en el material muestreado durante las visitas de terreno, y el número de cabezas de animales aportando purines al biodigestor. Los valores de Bo y FCM se obtuvieron de las directrices del IPCC (2006). El FCM de cada predio fue seleccionado según la temperatura media del aire en el área de ubicación del predio. Esta información se obtuvo de la estación meteorológica más cercana disponible en la Red Agrometeorológica de INIA, para el periodo disponible (página web: http://www.agromet.cl/). La media anual fue calculada como la media de todos los meses del año.

• Estimación de las emisiones con biodigestores: determinada en base al sistema de almacenamiento del purín y la potencial generación de CH4 por día en cada predio, según las estimaciones realizadas por el equipo del presente proyecto durante las visitas a terreno que permiten proyectar una condición de mitigación por funcionamiento potencial del biodigestor anaeróbico (mitigación en situación potencial).

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4. Pasos de la evaluación técnico – económica.

Para el desarrollo de esta evaluación técnico económica, primero se analizó los elementos que caracterizan el ciclo económico de “inversión, operación-mantención y rentabilidad”. Luego se

incorporaron en la ficha caracterización de cada una de las 20 plantas potenciales de biogás a estudiar junto con información técnica a recopilar. Una vez colectados los datos, se analizó cada una de las fichas de manera separada, para determinar caso a caso los indicadores económicos.

Para el análisis económico, se trabajó con flujos de ingresos y costos en un mismo horizonte de tiempo, donde se aplicaron técnicas econométricas para la determinación de indicadores que permitan comparar cada medida con las otras. Dentro de los indicadores económicos a obtener, se cuentan los siguientes: valor actual neto – VAN, tasa interna de retorno (TIR), relación beneficio - costo (B/C) y período de recuperación de la inversión.

Se realizó el análisis de proyectos de preinversión, donde se consideró un solo escenario con valores estimados de su comportamiento técnico.

Análisis de precios de energía eléctrica a sustituir y a generar.

Se utilizó el valor de la tarifa eléctrica, en función de lo indicado por los decretos tarifarios vigentes a junio del 2016 en la empresa SAESA (principal distribuidora de energía eléctrica de las regiones en estudio). Esta tarifa está expresada en el valor en Pesos chilenos del KWh para cada predio. Es importante señalar que las tarifas informadas corresponden a la más utilizada en la zona respectiva de cada predio. Adicionalmente, se incorpora el valor de la tarifa de venta de le energía desde el consumidor a la distribuidora, ello en función de la implementación de la nueva ley de Net Billing que permite a los clientes residenciales inyectar los excedentes de su propia generación de fuentes renovables a la red de la empresa distribuidora, recibiendo un pago por esa energía.

Por otro lado, en el caso de los predios que utilizan el biogás como alternativa de generación de energía térmica, se utilizó el valor en pesos del kilo de gas licuado. Se utilizó como referencia el precio promedio puesto en la ciudad de Osorno para un cilindro de 45 kg. Finalmente se utilizó la conversión de 1Kg de gas licuado equivale a 14,06 kWh (Fuente: Ministerio de Energía, Chile).

Proyección de ingresos por energía eléctrica.

En esta sección, se incluye la energía y potencia eléctrica, energía térmica y sustitución de otros combustibles.

Se estimó la cantidad de biogás que genera cada predio (n=20) (m3/día/predio). Luego en función del contenido energético del biogás (kWh/m3), se estimó la cantidad de potencial energético, eléctrico y térmico al año de cada predio. Luego se multiplicó esos valores por la tarifa determinada en el punto anterior. Con ello se determinaron los ingresos anuales por este concepto.

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Para las evaluaciones se utilizó el siguiente criterio: plantas de tecnología de laguna cubierta, 100% autoconsumo de energía eléctrica. Para las plantas de tecnología estanque agitado de mezcla completa, un 40% de autoconsumo y un 60% de venta al sistema por inyección a tarifa de la nueva ley, ambas sólo con generación de energía eléctrica. Esta estimación se realizó basada en el consumo de energía predial versus la producción de energía en el predio, en base a la producción de leche de cada predio y un consumo promedio de KWh por litro de leche.

Respecto a la sustitución de otros combustibles, esto corresponde sólo al gas licuado, lo que se analizó en el punto anterior.

Proyección de ingresos por digestato como abono o mejorador de suelo.

Lo primero es determinar el volumen de digestato generados al año. Para ello, se multiplica el volumen del efluente (m3/día) x los 365 días del año. Luego se vuelve a multiplicar por el factor de los kilos de los tres principales fertilizantes presentes en cada 1.000 litros del efluente (kg de N total cada 1.000 L. de efluente; kg de P2O5 total cada 1.000 L. del efluente y kg de K2O total cada 1.000 L. del efluente).

Luego se debe convertir los precios de la presentación comercial de los fertilizantes mayormente utilizados en el área de estudio (Urea 46% N, Superfosfato Triple 46% P2O5 y Muriato de Potasio 60% K2O) a la fracción de los elementos presentes en el efluente (N; P2O5 y K2O). La cantidad de nutrientes contenidos en el digestato se estimó de acuerdo a su contenido de materia seca, para digestores tipo laguna cubierta o estanque agitado de mezcla completa.

Finalmente, se multiplicó el volumen del digestato generado (en Kg/año) por el precio ajustado de los fertilizantes. Determinando así el ingreso por el concepto de ahorro en compra de fertilizantes base anual. Se consideró que todo el digestato es utilizado en el predio y por lo tanto reemplaza en su equivalente a la compra de fertilizantes comerciales.

Cabe mencionar que para este análisis los valores de N, P2O5 y K2O, corresponden a los valores promedios reportados por Salazar et al., (2012), para diferentes porcentajes de materia seca de purines; utilizando los promedios de Nt, P2O5 y K2O con un 2% de materia seca para biodigestores tipo laguna cubierta y un 6% para estanques agitados de mezcla completa.

Proyección por venta de certificados de reducción de emisiones (CERs).

No se consideró este concepto de la evaluación, ya que el tamaño de los proyectos evaluados es muy pequeño para su ingreso al mercado de los bonos de carbono de manera individual.

Desde el punto de vista del mecanismo de desarrollo limpio – MDL, donde se gestionan los bonos de carbono, un proyecto será pequeño si reduce hasta 10.000 toneladas de CO2equivalente al Año. Y los proyectos agrupados, serán hasta las 30.000 toneladas de CO2equivalente al año. (Fuente: Guía del Mecanismo de Desarrollo Limpio para Proyectos del Sector Energía en Chile; CNE y

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GTZ 2006).

Es importante señalar que los costos asociados a la transacción de los bonos de carbono para proyectos de energía individuales, ronda los US$ 41.800.- y para los proyectos agrupados que si están conectados a la red, rondan los US$ 51.000, por su parte los proyectos agrupados que no están conectados a la red, rondan los US$ 127.200. (Fuente: Guía del Mecanismo de Desarrollo Limpio para Proyectos del Sector Energía en Chile; CNE y GTZ 2006).

Ello hace que los proyectos individuales sean poco atractivos para este mercado de los bonos de carbono. Por su parte, los factores que se deben estudiar para gestionar proyectos agrupados, son los niveles de reducción de emisiones y el grado de asociatividad del sector productivo.

Proyección de ingresos por tratamiento y disposición de residuos.

No se consideró este concepto de la evaluación, ya que la totalidad de los predios en estudio no realizaba gestión externa de los purines generados.

Determinación de costos asociados a los potenciales proyectos de biogás.

Se determinaron 2 tipos de costos: “operación + mantención” y “otros costos /labores”.

En el caso de los costos por “operación + mantención”, la información colectada en el marco del proyecto en biodigestores en funcionamiento era escaza o nula, por lo que no se pudo obtener un valor referencial para este ítem de acuerdo a las encuestas realizadas . En base a información internacional publicada y juicio de experto se estimó que el costo de mantención y operación que fue utilizado en el presente estudio:

• Tecnología de laguna cubierta: un total anual del 3% de la inversión. • Tecnología de estanque agitado de mezcla completa: un total anual del 8% de la inversión.

Expresamente se dejó fuera de la evaluación principal al “costo de riego” por la aplicación de los

digestatos. Ello dado que ese costo corresponde a la labor de fertilización, lo que también se realizaría si no se tuvieran estos digestatos, lo que no es directamente relacionado a la generación de biogás.

Determinación de inversiones.

Se estimó de acuerdo a la siguiente metodología:

• Tecnología de laguna cubierta: se generó una curva con los datos de la situación de plantas en funcionamiento de los predios visitados con biodigestores en el marco del proyecto. En particular se graficó la potencia generada (en kW) y la inversión asociada a cada predio,

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obteniéndose luego los valores de inversión en función de la potencia generada por cada predio al utilizar la curva siguiente: y = 7E+06 X0,5786 (r2=0,7805).

• Tecnología de estanque agitado de mezcla completa: se estimó con un valor promedio de

predios nacionales que cuentan con esta tecnología, definiéndose un valor de 4.965 US$ / kW, equivalente a CL$ 3.227.250 / kW, obteniéndose luego los valores de inversión en función de la potencia generada por cada predio en la situación de preinversión ello al utilizar esa constante.

Análisis de Flujos de Caja.

Para la construcción del flujo de caja que permitirá la evaluación económica, primero se estimó un horizonte de tiempo de 10 años. Luego en función de los datos obtenidos de los puntos anteriores, se replicó los ingresos y egresos del proyecto en cada uno de los 10 años de evaluación.

Los ingresos correspondían a los ahorros por energía eléctrica y/o térmica. Por su parte los costos corresponden a “operación y mantención” y otros. Con ello se determinó la utilidad bruta de cada año (ingresos – costos).

Es importante señalar que, para efectos comparativos de un proyecto con otro, se decidió realizar algunas simplificaciones en la evaluación, a saber:

a. Dejar fuera el efecto de los impuestos ya que actualmente en Chile, los agricultores tienen la alternativa de “renta presunta” lo que implica que, si se agrega el efecto impuesto, se

hacen poco comparable los proyectos entre sí dada la variabilidad de la base tributable. b. Se trabajó con valores sin IVA (o netos), convirtiendo a esa modalidad a los valores que lo

incluían. c. Dejar fuera el efecto depreciación, ya que actualmente conviven varias opciones en Chile.

Desde la depreciación instantánea del nuevo sistema 14 TER de las MIPYMES a la depreciación acelerada de las grandes empresas, pasando por la depreciación normal en función de la tabla del Servicio de Impuestos Internos. (este efecto de ajuste se ve reflejado también en el horizonte de tiempo explicado anteriormente).

d. Dejar fuera el efecto de un crédito para la materialización de la inversión. Ello ya que tendríamos realidades no comparables entre los distintos predios analizado.

Determinación de indicadores de rentabilidad de cada planta.

Se trabajó con los tres principales indicadores de rentabilidad: valor actual neto (VAN), tasa interna de retorno (TIR) y relación beneficio costo (B/C).

La tasa de descuento utilizada para los cálculos fue de un 10%, tomando como referencia diversos estudios previos de organismos internacionales como el Banco Internacional de Desarrollo BID y la Agencia de Cooperación Alemana GTZ (Actual GIZ), además de experiencias nacionales como

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estudios de ODEPA. Lo que significa que ese es el porcentaje mínimo exigido por el inversionista a su dinero si lo utilizara en otra iniciativa de inversión.

• Como primer criterio, un proyecto será viable si su VAN es mayor o igual a cero (VAN >= 0).

• Como segundo criterio, un proyecto será viable si su TIR es mayor que la tasa de descuento. • Como tercer criterio, un proyecto será viable si su relación B/C es mayor a 1.

Adicionalmente, se calculó el período de recuperación de la inversión, en función del flujo de caja acumulado desde el año 0 (año de la inversión).

Para la evaluación económica, se optó por construir un análisis de 2 escenarios, ello en función de las fuentes de ingresos o ahorros a aplicar a la evaluación, a saber:

• Escenario 1: Sólo biogás. • Escenario 2: Biogás + digestato (biofertilizante).

Análisis Conglomerado.

El análisis de conglomerado, corresponde al análisis de las cifras promedio de los indicadores de rentabilidad de todas las 20 plantas. Además, se analiza por tipo de tecnología: “lagunas cubiertas”,

“estanques agitados de mezcla completa”. Finalmente se analiza por destino de la energía: “térmica”, “eléctrica” y la suma de ambas o “cogeneración”.

Es importante señalar que las tecnologías y destino de la energía se diferenció de acuerdo a cada predio y tipo de digestor, en donde digestores de laguna cubierta tanto la energía eléctrica como térmica son de autoconsumo predial y en el de estanque agitados la energía eléctrica se valora y la térmica es utilizada en su totalidad para calentar el digestor.

Análisis de sensibilidad:

Las variables analizadas son: tasa de descuento y tarifa eléctrica de ahorro o autoconsumo. Para el caso de la tasa de descuento, los resultados principales están dados por un valor de Td=10%. La sensibilidad también consideró valor de Td=8% y Td=12%.

Para el caso de la tarifa eléctrica, se sensibilizó a la máxima tarifa posible del grupo SAESA que abastece a la región y que corresponde al tipo de tarifa de baja tensión (BT1), siendo esta de CL$ 164,295 / kWh.

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4.1 Determinación de Modelos de Negocios:

Se aplicó el método CANVAS, para caracterizar los distintos tipos de modelos de negocios involucrados en este tipo de proyectos.

Así, se trabajó con los siguientes modelos de negocios tipo:

Modelo 1: biogás + digestato para autoconsumo. Modelo 2: biogás + digestato para autoconsumo y venta de excedentes.

Estructura de los modelos de negocios.

Un modelo de negocios, describe la lógica de como una organización crea, entrega y captura valor. Para el análisis del modelo de negocios en este proyecto, se ha adoptado el método Canvas, el cual se basa en el análisis de nueve (9) bloques que se interrelacionan entre sí, ellos son: segmento de clientes, propuesta de valor, canales de comunicación y distribución, relaciones con los clientes, flujos de ingresos, recursos clave, actividades clave, partners clave y estructura de costos.

La descripción y la pregunta de análisis de cada bloque son las siguientes:

Segmento de clientes: el segmento de clientes define los diferentes grupos de personas u organizaciones que una empresa tiene como objetivo alcanzar y atender.

Para definirlo debemos preguntarnos ¿cuáles son las necesidades, problemas, deseos y ambiciones de sus clientes?

El compromiso de los clientes es el corazón de un modelo de negocios. Sin clientes rentables, ninguna compañía puede sobrevivir en el tiempo. En orden a satisfacer a sus clientes, una empresa puede agruparlos en distintos segmentos con necesidades comunes, comportamientos comunes, u otros atributos. Un modelo de negocios puede definir uno o muchos grandes o pequeños segmentos de clientes. Una organización debe tomar una importante decisión sobre que segmentos atender y a cuáles ignorar. Una vez esta decisión es tomada, un modelo de negocios puede ser cuidadosamente diseñado sobre un fuerte entendimiento de las necesidades específicas de sus clientes.

Grupos de clientes representan segmentos diferentes si:

• Sus necesidades requieren y justifican una oferta diferente. • Se debe llegar a ellos a través de distintos canales de distribución. • Ellos requieren distintos tipos de relaciones. • Ellos entregan sustancialmente diferentes rentabilidades. • Ellos están dispuestos a pagar por diferentes aspectos de la oferta.

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Propuesta de valor: la propuesta de valor describe la gama de productos y servicios que crean valor para un segmento específico de clientes.

Para definirla debemos preguntarnos ¿qué problema de sus clientes está usted resolviendo y qué necesidades está usted satisfaciendo?

La propuesta de valor es la razón del porqué los clientes elijen a una empresa sobre otra. Resuelve un problema del cliente y satisface una necesidad de los clientes. Cada propuesta de valor consiste de una selecta gama de productos y/o servicios que abastecen los requerimientos de un segmento específico de clientes. En este sentido, la propuesta de valor es un agregado o gama de beneficios que una compañía ofrece a sus clientes.

Una propuesta de valor puede ser innovativa y representar una oferta disruptiva. Otras pueden ser similares a lo que existe en los mercados, pero con más funciones y atributos.

Canales de comunicación y distribución: los canales describen como una compañía se comunica con y alcanza sus segmentos de clientes para entregar una propuesta de valor.

Para definirlos debemos preguntarnos ¿a través de qué canales, medios quieren ser contactados y atendidos sus clientes? ¿son estos directos o indirectos?

Comunicación, distribución y canales de venta comprenden la interface de la compañía con los clientes. Los canales son puntos de contacto que juegan un rol importante en la experiencia del cliente.

Los canales tienen varias funciones, incluyendo:

• Sensibilizar a los clientes sobre los productos y servicios de la empresa. • Ayudar a los clientes a evaluar la propuesta de valor de una compañía. • Permitir a los clientes comprar un producto o servicio específico. • Entregar una propuesta de valor a los clientes. • Proveer soporte de post venta a los clientes.

Relación con los clientes: se describen los tipos de relaciones que una compañía establece con un segmento específico de clientes.

Para definirla debemos preguntarnos ¿qué tipo de relaciones esperan sus clientes que establezca y mantenga usted con ellos?

Una empresa debe clarificar el tipo de relación que desea establecer con cada segmento de clientes. Las relaciones pueden ir desde personales a automatizadas. Las relaciones con los clientes pueden ser manejadas por alguna de las siguientes motivaciones:

28

• Adquisición de clientes. • Retención de clientes. • Aumentar las ventas.

Flujos de ingresos: el flujo de ingresos representa el dinero que una compañía genera desde cada segmento de clientes (los costos deben ser restados de los ingresos para generar valor).

Para definirlo debemos preguntarnos ¿qué valor están realmente dispuestos a pagar los clientes y mediante qué forma de pago?

Si el compromiso de los clientes es el corazón de un modelo de negocios, el flujo de ingresos son sus arterias. Una compañía desde preguntarse a sí misma, ¿qué valor cada cliente está realmente dispuesto a pagar?. Una respuesta exitosa a esta cuestión permite a la empresa generar una o más flujos de ingresos desde cada segmento de clientes. Cada flujo de ingresos puede tener mecanismos de precios diferentes, tales como listas de precio fijas, negociación, subasta, dependiente del mercado, dependiente del volumen o gestión del rendimiento.

Un modelo de negocios puede involucrar dos tipos de diferentes flujos de ingresos:

• Ingresos por una transacción de un pago del cliente. • Ingresos recurrentes resultantes de un flujo de pagos según entrega de una propuesta de

valor entregada al cliente o soporte post compra del cliente. Recursos claves: se describen los principales activos que se requieren para hacer que un modelo de negocios funcione.

Para definirlos debemos preguntarnos ¿qué recursos claves se requieren en su modelo de negocio?

Cada modelo de negocios requiere recursos clave. Estos recursos permiten a una empresa crear y ofrecer una propuesta de valor, llegar a los mercados, mantener la relación con segmentos de clientes, y obtener ingresos. Se requieren diferentes recursos clave en función del tipo de modelo de negocios.

Los recursos clave pueden ser físicos, financieros, intelectuales o humanos. Pueden ser propios o arrendadas por la compañía o adquirida desde sus partner claves.

Actividades claves: se describen las cosas más importantes que una compañía debe hacer para que su modelo de negocios funcione.

Para definirlas debemos preguntarnos ¿qué actividades claves hay que desarrollar en su modelo de negocio y de qué manera las lleva a cabo?

29

Cada modelo de negocios tiene un número de actividades clave. Estas son las más importantes acciones que una compañía debe tener para operar exitosamente. Los recursos claves, son requeridos para crear y ofrecer una propuesta de valor, llegar a los mercados, mantener la relación con segmentos de clientes, y obtener ingresos. Se necesitan diferentes actividades claves en función del tipo de modelo de negocios.

Partner claves: se describe la red de proveedores y aliados que hacen que el modelo de negocios funcione.

Para definirlos debemos preguntarnos ¿qué pueden hacer los partner mejor que usted o con un costo menor y por lo tanto enriquecer su modelo de negocio?

Las compañías forjan alianzas por muchas razones, y las alianzas se convierten en una piedra angular de muchos modelos de negocios. Las compañías crean alianzas para optimizar sus modelos de negocios, reducir riesgos, o adquirir recursos.

Se pueden distinguir cuatro tipos diferentes de alianzas:

1.- Alianzas estratégicas entre no competidores. 2.- Competencia: alianza estratégica entre competidores. 3.- Empresas mixtas para desarrollar nuevos negocios. 4.- Alianza vendedor – comprador para asegurar un suministro confiable.

Estructura de costos: describen todos los costos incurridos para operar un modelo de negocios.

Para definirla debemos preguntarnos ¿cuál es la estructura de costos de su modelo de negocio y en qué medida esta es coherente con la idea nuclear de su modelo de negocio?

En la estructura de costos, se debe describir los más importantes costos incurridos durante la operación bajo un modelo de negocios particular. Al crear y entregar valor, mantener las relaciones con los clientes, y generar ingresos todo implica incurrir en costos. Tales costos pueden ser calculados relativamente de manera sencilla después de definir los recursos clave, las actividades clave, y los partner clave. Aunque algunos modelos de negocios, son más afectados por los costos que otros.

30

Análisis y resultados

1. Resultados de información predial.

Para realizar la selección de los 20 predios se utilizaron los criterios establecidos en la metodología señalada. El estudio consideró 12 predios ubicados en la Región de Los Lagos y 8 predios en la Región de Los Ríos, identificados por orden de visita (P1-P20). En las visitas realizadas se determinó la ubicación geográfica de los predios en donde se realizó la colecta de información, con su correspondiente georreferenciación en coordenadas UTM (Datum WGS 84), señala que un 60% de los predios encuestados se ubican en la Región de Los Lagos y un 40% se ubican en la Región de Los Ríos (Imagen 3).

Imagen 3. Concentración de los predios por región.

Fuente: elaboración propia (2016)

40%

60%

Localización predios en estudio.

Regíon De Los Ríos.

Regíon De Los Lagos.

31

En cada predio en donde se realizó la colecta de información se realizó una visita técnica, entrevistando al propietario o en su defecto con el administrador, con el fin de obtener la información requerida y evaluar la motivación que presentaban ante la posibilidad de la implementación de un sistema de digestión anaeróbica. De ellos el 100% indicó que su motivación principal estaba asociada a la posibilidad de poder generar energía eléctrica y mejorar aspectos ambientales, que permitirían optimizar el proceso productivo. En los predios visitados el área destinada a lechería fue en promedio de 185 hectáreas, con un rango de superficie que va desde las 13 hectáreas a las 850 hectáreas, los que tiene relación principalmente con el número de vacas utilizadas para la producción de leche. En cuanto a la producción de leche por año los predios visitados tiene un promedio de 2.226.272, con un rango que va desde los 380.000 litros por año a los 6.800.000 litros por año (Tabla 4). El total de leche entregada a planta de los predios visitados es de 44.525.437 litros, lo que equivale al 2,8% de la producción entregada a planta en las Regiones de Los Lagos y Los Ríos (ODEPA, 2016). El número promedio de vacas en ordeña de los predios evaluados fue de 304 (65-900), lo que cubre un rango típico para lecherías ubicadas en la zona sur de Chile. La suma de las vacas en ordeña de los 20 predios visitados representa el 1,9% de las regiones de Los Ríos y Los Lagos. Del total de los predios un 45% tiene entre 1 y 200 vacas en ordeña, un 30% entre 200 a 400 vacas en ordeña, un 10% entre 400 a 600 vacas en ordeña y un 15% entre 600 y 900 vacas en ordeña (Imagen 4).

32

Tabla 4. Información predios evaluados.

Fuente: elaboración propia (2016).

Predios. Tamaño total del

predio (ha)

Superficie destinadas a

lechería (ha)

Vacas en ordeña (N°)

Producción de leche

anual (L)

P1 216 100 165 1.050.000

P2 62 62 142 1.110.937

P3 40 40 98 600.000

P4 116 82 250 1.500.000

P5 17 13 80 474.500

P6 145 112 160 1.200.000

P7 525 260 395 3.000.000

P8 330 220 625 4.500.000

P9 360 150 200 1.500.000

P10 200 170 300 2.700.000

P11 600 300 650 6.800.000

P12 250 60 162 1.700.000

P13 220 196 403 3.360.000

P14 368 205 296 1.600.000

P15 323 323 405 4.000.000

P16 56 30 65 380.000

P17 217 127 314 2.000.000

P18 360 360 370 2.300.000

P19 990 850 900 4.000.000

P20 50 43 90 750.000

Promedio 272 185 304 2.226.272

Máximo 990 850 900 6.800.000

Mínimo 17 13 65 380.000

33

Imagen 4. Porcentaje de predios según rango de vacas en ordeña.

Fuente: elaboración propia (2016).

En cuanto al periodo de estabulación y/o confinamiento de las vacas en ordeña, del total de los predios solo el 10 % tiene estabulación total de 24 horas los 365 días del año (P11, P12) y el 90 % de los predios restantes presenta un período de confinamiento parcial dado por los tiempos de espera en los patios de alimentación y el proceso mismo de la ordeña, lo que se estimó en un confinamiento parcial diaria promedio de 7,2 horas (Imagen 5). La mayor parte del tiempo los animales están a pastoreo directo, característico de los sistemas de producción del Sur de Chile. El bajo tiempo que los animales están confinados implica una menor cantidad de materia orgánica que está disponible para digestión y por ende potenciales más bajos de producción de biogás. Los tiempos de confinamiento estimados por este estudio son más bajo que los reportados previamente por Salazar et al. (2003) para el Sur de Chile, lo que da cuenta de un menor grado de estabulación de los animales, prefiriendo los productores solo confinar brevemente en un patio de alimentación por sobre confinamientos parciales o totales, que se asocian con mayores costos de producción por la alta dependencia de alimentos extra prediales.

45%

30%

10%

15%

1-200

200-400

400-600

600-900

34

Imagen 5. Tiempos de estabulación y/o confinamiento en los predios bajo estudio.

Fuente: elaboración propia (2016).

En los predios bajo estudio el volumen promedio anual de generación de purines fue de 6.593 m3/año/predio, con un mínimo 1.354 m3/año/predio y un máximo 25.559 m3/año/predio . El predio P11 registra la mayor producción de purines, lo cual se relaciona directamente al grado de estabulación (100%) y al número de vacas en ordeña (650). En general la cantidad de purines producida por año es alta en los distintos predios, sin embargo la mayor proporción de éstos corresponden a aguas lluvia y aguas del lavado de equipos de ordeña y limpieza de pisos, lo que se traduce en purines con muy bajos contenidos de materia seca, característicos de sistemas pastoriles del sur de Chile (Tabla 5).

0

5

10

15

20

25

30

P1 P2 P3 P4 P5 P6 P7 P8 P9 P10 P11 P12 P13 P14 P15 P16 P17 P18 P19 P20

Ho

ras

con

fin

amie

nto

.

ID predios.

35

Tabla 5. Producción de purines estimada en los predios evaluados.

Fuente: elaboración propia (2016).

* El predios P5 considera en esta tabla solo la producción de purines , generando además suero de quesería para co-digestión.

Predios Purines/año Aporte de fecas/año

Aporte de aguas lluvias y

construcciones/año

Aporte de aguas

sucias/año

Aporte de fecas al total de purines

Aporte de aguas lluvias y

construcciones al total de purines

Aporte de aguas

sucias al total de purines

ID (m3 ) (m3 ) (m3 ) (m3 ) (%) (%) (%)

P1 1.354 468 338 548 35% 25% 40%

P2 1.384 246 617 521 18% 45% 38%

P3 1.836 278 212 1.346 15% 12% 73%

P4 4.376 680 1.930 1.766 16% 44% 40%

P5 2.419 971 770 678 40% 32% 28%

P6 4.199 1.135 928 2.136 27% 22% 51%

P7 9.440 1.295 3.257 4.888 14% 35% 52%

P8 9.194 3.428 1.632 4.134 37% 18% 45%

P9 3.669 788 257 2.624 21% 7% 72%

P10 6.910 1.537 4.317 1.056 22% 62% 15%

P11 25.559 15.981 1.240 8.338 63% 5% 33%

P12 7.851 3.677 1.918 2.256 47% 24% 29%

P13 8.420 2.969 271 5.180 35% 3% 62%

P14 6.594 1.698 1.201 3.695 26% 18% 56%

P15 7.482 1.072 1.512 4.898 14% 20% 65%

P16 1.414 215 284 915 15% 20% 65%

P17 8.199 1.113 3.175 3.911 14% 39% 48%

P18 6.856 1.283 912 4.661 19% 13% 68%

P19 12.451 8.192 3.159 1.100 66% 25% 9%

P20 2.253 213 815 1.225 9% 36% 54%

Promedio. 6.593 2.362 1.437 2.794 27,6% 25,3% 47,1%

Máximo. 25.559 15.981 4.317 8.338 65,8% 62,5% 73,3%

Mínimo. 1.354 213 212 521 9,5% 3,2% 8,8%

36

En cuanto a la disponibilidad del tipo de sustrato para alimentar los digestores anaeróbicos, casi la totalidad de los predios, corresponde a purín completo sin ningún tipo de tratamiento, compuesto por fecas, orinas, y aguas lluvia y sucias, principalmente, el cual es colectado mediante el raspado y lavado de pisos y dirigido por gravedad hacia el pozo purinero. El personal a cargo de esta tarea es el ordeñador o el personal de apoyo del predio. Solo en un predio del total, P5, presentaba la posibilidad de incorporar otro tipo de sustrato para co-digestión, el cual correspondía a suero de quesería. La incorporación de este sustrato al biodigestor tiene ventajas dada su alto potencial de generación de biogás y la posibilidad de utilizar el digestor anaeróbico como tratamiento de RILES lácteos.

En la Zona Sur de Chile existen varias queserías pequeñas artesanales o semi industriales, las cuales podrían aportar con este sustrato para mejorar el potencial de generación de biogás al co-digerir purines de vacas lecheras con ellos. La situación ideal es cuando es posible contar con ambos sustratos en el mismo predio. Además, el biogás generado puede utilizarse como energía calórica para los consumos que requiere el proceso de producción de queso.

Todos los sistemas de almacenamiento de purines tenían un sistema de llenado por gravedad, esto dado por las diferencias de cotas en el diseño de los pozos en relación a la lechería y patios, lo cual permite incorporar el 100% del purín generado sin la utilización de bombas. En algunos predios se utilizan bombas eléctricas o diésel para realizar trasvasije de purín desde un pozo principal a otro secundario ubicado a una mayor altura.

En cuanto a la ordeña, el 95 % de los predios reportó realizar el proceso de ordeña dos veces al día (una en la mañana y otra en la tarde), y solamente en un predio se realizaban 3 ordeñas al día, correspondiendo al predio identificado como P11, el cual tiene estabulación completa los 365 días del año las 24 horas. En ambos casos, el lavado y raspado de pisos se realiza 1 sola vez durante la mañana y en algunos predios se incorpora lavado después de la última ordeña de la tarde. Los predios P11 y P12, por tener estabulación completa las 24 horas al día, incorpora un sistema de raspado automático para el retiro de purines de los pasillos de los patios de estabulación, el cual funciona las 24 horas de forma automática.

Para la reutilización de purines se utiliza normalmente un equipo agitador de hélice que permite homogenizar el purín contenido en el pozo de almacenamiento. Posteriormente el purín es aplicado en la mayoría de los predios con carros purineros (6.000 a 10.000 L) accionados por un tractor, siendo utilizados en praderas y/o cultivos. También en algunos predios se utilizaba una bomba purinera conectada a tubos fijos o móviles y un pistón de aplicación de alta presión. Para los agricultores el manejo y utilización de purines es una labor como parte del sistema productivo, por lo tanto si instalaran biodigestores también podrían realizar un manejo de los efluentes generados, utilizándolos en la fertilización de praderas y/o cultivos.

En relación a los posibles usos del biogás, el 100% de los propietarios de predios destinaría el biogás generado para la producción de electricidad, lo cual permitiría ahorro en los consumos energéticos del predio. En la mayoría de las lecherías se usa exclusivamente energía eléctrica para todos los procesos de ordeña y refrigeración, por lo que la trasformación de biogás a energía eléctrica es un requerimiento técnico para el desarrollo de esta tecnología en lecherías modernas.

37

El uso de gas en algunos predios está asociado a calentar agua, utilizada en el proceso de limpieza e higiene de equipos de ordeña, representando solo un bajo porcentaje de las necesidades totales de energía de la lechería.

En los aspectos económicos, la fuente de financiamiento a la que postularía el 100 % de los predios encuestados corresponde a cofinanciamiento del estado o privado, el cual permitiría absorber un gran porcentaje de la inversión para la construcción y puesta en marcha de este tipo de proyectos. El modelo de negocio para el total de los predios encuestados, según la opinión de los encuestados, sería de autoconsumo, lo cual les permitiría generar energía y biofertilizantes para uso propio. La posibilidad de inyectar energía a la red nacional la ven como una opción económica muy poco viable, debido al desarrollo incipiente de esta tecnología en Chile y principalmente a restricciones debido al nuevo marco normativo en esta temática.

Finalmente en lo que se relaciona a la identificación de las principales dificultades a nivel predial para la implementación de un biodigestor, los agricultores encuestados señalaron las siguientes:

• Financieras; ya que los costos de construcción y mantención son muy elevados y existe

poco incentivo económico para la implementación de biodigestores en predios lecheros.

• Falta de tecnología; algunos propietarios señalaron que la tecnología que se está utilizando en Chile debe mejorar y cambiar a equipos diseñados exclusivamente para su funcionamiento a biogás, lo cual aumentaría la vida útil de los equipos.

• Formación de recursos humanos y capacitación; se debe preparar al personal para el uso

de esta tecnología, ordeñadores o personal de apoyo.

Los principales beneficios identificados fueron los siguientes:

• Generación de energía eléctrica; todos los propietarios indicaron que por medio de este sistema se puede generar energía eléctrica y bajar los consumos mensuales de electricidad.

• Generación de calor; dos propietarios identificaron que sumado al beneficio anterior, se

puede generar calor y reemplazar la leña que se utiliza en las calderas para calentar agua.

• Mejoramiento ambiental; en todos los predios se indicó que esta tecnología permite mantener un mejor control de los residuos, mejorando los procesos productivos y disminuyendo olores relacionados a la producción de purines.

38

2. Resultados de los análisis de macro y micronutrientes y parámetros físico-químicos realizados a las muestras de purines colectadas en los predios.

En general, los purines producidos en lecherías del Sur de Chile, al igual que en otros sistemas de producción de leche a nivel mundial, tienen una gran variabilidad en su composición entre los predios. Esto es importante a considerar en los estudios para la implementación de biodigestores, dado que los cambios pueden encontrase entre predios y en un mismo predio durante distintos períodos del año, lo que puede ser explicado por distintos manejos animales, dietas, contribución de aguas lluvia y limpieza, entre otros.

Los purines analizados en los predios visitados presentan en general bajos valores en materia seca y contenido de nutrientes, lo que concuerda con estudios previos (Salazar, 2007, 2012), sin embargo por los volúmenes generados pueden constituirse en una importante fuente de macro y micronutrientes. (Tabla 6)

Los macro y micronutrientes presentes en el sustrato son importantes y necesarios para la producción de biogás, sin embargo , sobre ciertas concentraciones, algunos de estos elementos pueden causar inhibición o toxicidad perjudicando la generación de metano (Cheng, 2010). Sin embargo la concentración de estos compuestos en los purines de vacas rara vez exceden el umbral de toxicidad siendo uno de los sustratos más estables para la digestión anaeróbica. Además, la tolerancia de los microorganismos a los inhibidores varía con la temperatura, siendo la digestión anaeróbica más estable a temperaturas bajas.

Los umbrales de toxicidad de los diferentes compuestos son: Nitrógeno amoniacal 4,2 g/L. Sulfuro disuelto 50 mg/L. Aluminio 2,5 g/L. Los rangos inhibitorios para el sodio son 3,5 - 5,5 mg/L. Potasio 2,5 – 4,4 g/L. Calcio 2,5 – 4,5 g/L. Magnesio 1,0 – 1,5 g/L. (Adaptado de Carrillo, 2003) En cuanto a los metales pesados, éstos pueden causar inhibición en altas concentraciones, sin embargo se ha encontrado que a bajas concentraciones pueden ser beneficiosos para el crecimiento de los microorganismos ya que están presentes en muchas enzimas que catalizan las reacciones químicas en la digestión anaerobia. En el caso de los purines analizados, la concentración de estos metales pesados es baja y está en el orden de los g/T, lo que es adecuado para el proceso de digestión anaerobia.

La mayor proporción de los purines está dada por sus altos contenidos de materia orgánica, la cual puede ser potencialmente digerida en biodigestores y transformarse en biogás. El pH de los purines evaluados es cercano al neutro con una variación pequeña respecto a este valor, siendo sus valores característicos de purines bovinos de predios lecheros del Sur de Chile (Salazar et al. 2007).

Para el contenido de microlementos, al igual que con los otros parámetros, éstos muestran una gran variación entre predios (Salazar and Saldaña, 2007), que junto con los factores mencionados anteriormente puede explicarse por la inclusión o no de microlementos en la dieta de los animales, siendo utilizados comúnmente por los productores.

39

En cuanto a la DQO y alcalinidad, también con una gran variación entre predios, sus valores promedio fueron de 23.522 (mgO2/L) y de 5.481 (mg CaCO3/L), respectivamente (Tabla 7). En literatura se reportan valores de DQO para purines frescos de predios lecheros en Norte América que van entre 21.500 mg/L (Wu, 2011) y 129.400 mg/L (Burke, 2001). Los valores más altos de DQO implican un mayor potencial de producción de biogás en estos predios, siendo importante considerar los valores que se obtendrán post separación de sólidos, si se requiere este pre tratamiento previo al ingreso al digestor.

Finalmente, los valores promedios de alcalinidad obtenidos de los análisis se encuentran cercanos de los rango de alcalinidad total reportado por Stafford (1982) para distintas muestras de purín de lechería en Estados Unidos, cuyo rango varía entre los 3.000 y 5.000 mg/L de CaCO3.

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Tabla 6. Caracterización de purines.

Fuente: elaboración propia (2016).

Tabla 7. Análisis de DQO y alcalinidad de purines

Fuente: elaboración propia (2016).

Pozo purinero Parámetro Unidad Promedio Rango

Materia seca (%) 2,80 (0,20-9,45)

Sólidos volátiles (%) 73,33 (57,76 a 78,03)

Cenizas (%) 29,68 (21,97 a 42,24)

pH (u) 6,84 (6,36 a 7,35)

N total (Kg/t) 1,27 (0,27 a 3,25)

P total (Kg/t) 0,44 (0,05 a 1,57)

K total ( Kg/t ) 1,23 (0,11 a 3,29)

Ca total ( Kg/t ) 1,09 (0,05 a 5,63)

Mg total ( Kg/t ) 0,37 (0,04 a 1,26)

Na total ( Kg/t ) 0,23 (0,03 a 0,82)

Cu total (g/t) 2,01 (0,24 a 10,87)

Fe total (g/t) 137,40 (19 a 436,00)

Mn total (g/t) 11,00 (1,00 a 47,00)

Zn total (g/t) 4,70 (0,30 a 17,50)

Pozos purinero

Parámetro Unidad Promedio Rango

DQO (mgO2/L) 23.522 (915 a 82.532)

Alcalinidad (mgCaCO3/L) 5.481 (528 a 18.958)

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3. Resultados de estimación de generación en los predios en estudio.

Estimación de producción de metano.

La estimación de la producción de metano en los predios evaluados, considerando su temperatura promedio de 13°C para laguna cubierta y 35°C para estanque mezcla completa, varió entre 2,12 y 719,91 m3/predio/día, con un promedio de 96,62 m3/predio/día (Tabla 8). Los resultados muestran, como es esperable, que la producción de metano está relacionada directamente con la generación de sólidos volátiles de cada predio. El predio identificado como P5, incorporó suero de quesería junto con el purín generado, lo cual aumentó su capacidad de generación de metano. Los predios P10 y P11 registraron los valores más altos de sólidos volátiles y producción de metano, esto debido a que el predio P11 utiliza un sistema de producción con un 100% de estabulación y el predio P10 no utiliza agua para el lavado de los patios de alimentación y espera, utiliza un sistema mecánico de limpieza, lo cual permite que el purín no ingrese diluido al pozo purinero. Esto se ve reflejado en la Tabla 5, Producción de purines por predio, en donde el aporte de aguas sucias al purín generado corresponde solamente al 15 % para el predio P10.

En este estudio se consideró a los predios P1, P2, P3, P4, P6, P7, P9, P13, P15, P16, P17, P18 y P20, con sistema de laguna cubierta y con los valores más bajos de materia seca de purín para los cuales se estimó una producción potencial promedio de metano de 17,2 m3/predio/día, y de 0,07 m3/vaca/día, lo cual coincide con los valores reportados por el Dairy Australia (2012), quienes estimaron un rendimiento de producción de metano de 0,07 m3/vaca/día, esto para planteles lecheros con un sistema bajo pastoreo.

Para los predios considerados con la tecnología de mezcla completa; P8, P10, P11, P12, P14 y P19, se estimó una producción potencial promedio de metano de 272,233 m3/predio/día, lo cual equivale a una estimación de producción de metano de 0,662 m3/vaca/día, similar a lo reportado por Dairy Australia (2012), en donde se estimó un rendimiento de metano de 0,707 m3/vaca/día, para planteles con semi estabulación.

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Tabla 8. Producción estimada de metano por predio.

Fuente: elaboración propia (2016).

*Considera co-digestion de purines de lechería y suero de quesería.

ID Predio Sólidos Volátiles afluente Producción potencial de CH4 en base a SV

(Kg SV/predio/día) (m3/predio/día)

P1 27,27 4,5 P2 12,96 2,1 P3 21,24 3,5 P4 33,11 5,4 P5* 218,61 75,0 P6 68,90 11,3 P7 29,51 4,8 P8 665,31 154,2 P9 167,70 27,5 P10 1.137,37 263,6 P11 3.105,73 719,9 P12 782,02 181,3 P13 147,03 24,1 P14 514,23 119,2 P15 187,99 30,8 P16 46,07 7,6 P17 206,54 33,9 P18 308,26 50,5 P19 841,93 195,2 P20 110,73 18,1

Promedio 431,63 96,62 Máximo 3.105,73 719,91 Mínimo 12,96 2,12

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Estimación de producción de biogás.

Se observa en la estimación de producción de biogás por predio que el promedio de producción es de 159,10 m3/predio/día, con un mínimo de producción de 3,48 m3/predio/día y un máximo de 1.180,56 m3/predio/día (Tabla 9). Los predios identificados como P11 y P10 registraron los valores más altos en la producción de biogás. El predio P11 considera estabulación completa los 365 días del año por 24 horas y el predio P10 no utiliza agua para el lavado de patios. Al considerar el número de vacas en ordeña se mantiene la misma tendencia para el predio P11, el que considera estabulación completa los 365 días del año las 24 horas, generando una mayor producción de biogás (Tabla 9).

La mayor generación de biogás en este predio da cuenta de la alta contribución de materia orgánica degradable por el grado de confinamiento de los animales que se traduce en purines con altos contenidos de materia seca y mayor potencial de producción de biogás.

Para los predios considerados con biodigestores tipo laguna cubierta; P1, P2, P3, P4, P6, P7, P9, P13, P15, P16, P17, P18 y P20, se estimó una producción potencial promedio de biogás de 28,269 m3/predio/día. Estos digestores fueron diseñados para funcionar con un contenido de sólidos menor al 2% y a temperatura ambiente (Wilkie, 2005), por lo que su rendimiento se ve fuertemente afectado por variaciones de la temperatura estacional (Urra, 2009).

Para los predios considerados con biodigestores de mezcla completa; P8, P10, P11, P12, P14 y P19, se estimó una producción potencial promedio de biogás de 446,430 m3/predio/día. Estos digestores, también llamados digestores de agitación continua, son sistemas en que el contenido es agitado por agitación mecánica, recirculación de efluentes o recirculación del biogás (Wilkie, 2005). Están diseñados para trabajar con un 2 – 10% de sólidos (Balsam, 2006). Por las características de mezclado y adición de calor estos modelos son más eficientes pero a la vez los más caro de instalar y operar (Balsam, 2006).

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Tabla 9. Producción estimada de biogás por predio.

ID Predio Producción de biogas en base a SV

Producción de biogás en base a SV

(m3/predio/día) (m3/vaca/día)

P1 7,33 0,04 P2 3,48 0,02 P3 5,71 0,06 P4 8,90 0,04 P5* 135,84 1,70 P6 18,52 0,12 P7 7,93 0,02 P8 252,90 0,40 P9 45,07 0,23 P10 432,34 1,44 P11 1.180,56 1,82 P12 297,26 1,83 P13 39,52 0,10 P14 195,47 0,66 P15 50,53 0,12 P16 12,38 0,19 P17 55,51 0,18 P18 82,85 0,22 P19 320,04 0,36 P20 29,76 0,33

Promedio 159,10 0,49 Máximo 1.180,56 1,83 Mínimo 3,48 0,02

Fuente: elaboración propia (2016).

*Considera co-digestion de purines de lechería y suero de quesería.

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Estimación potencial eléctrico.

El potencial eléctrico para el total de los predios en estudio registró un valor promedio de 338,18 kWh/día y fluctuó entre los 7,43 y 2.519,68 kWh/día, considerando un factor de eficiencia del 35% para los equipos eléctricos de cogeneración. El valor más más alto lo presenta el predio P11, el cual considera estabulación completa y un número promedio de vacas en ordeña de 650 (Imagen 6). El predio P5, al incorpora suero de quesería y con un número de 80 vacas en ordeña, presenta valores altos de potencial eléctrico en comparación con otros predios con un número mayor de vacas en ordeña.

Para los predios considerados con biodigestores tipo laguna cubierta; P1, P2, P3, P4, P6, P7, P9, P13, P15, P16, P17, P18 y P20, se estimó un potencial eléctrico promedio de 60,33 kWh/día. Para los predios considerados con biodigestores tipo mezcla completa; P8, P10, P11, P12, P14 y P19), se calculó un potencial eléctrico promedio de 952,81 kWh/día. Dichos predios tienen la posibilidad de poder comercializar los excedentes de energía eléctrica producidos a través de las siguientes alternativas: venta de energía y potencia por medio del Centro de Despacho Económico de Carga (CDEC) en el mercado spot a otras empresas de generación; venta de energía y potencia a una empresa distribuidora para abastecer demandas de clientes regulados; venta de energía y potencia a un cliente libre (consumidor) en contratos de largo plazo a precios de energía y potencia y condiciones de suministro acordados libremente entre las partes; venta de energía y potencia a una empresa generadora, para que ésta a su vez, la comercialice a consumidores finales; comercialización fuera del mercado mayorista a un contrato directo con un consumidor de energía o una empresa distribuidora para que esta abastezca a clientes libres, a los cuales esté conectado el medio de generación. (Fuente: Guía de Planificación para Proyectos de Biogás en Chile, Ministerio de Energía, 2012)

Si bien la presencia de predios con estabulación completa representa una baja proporción de los sistemas de producción lechera de la Zona Sur, son una buena alternativa para la implementación de digestores anaeróbicos, pudiendo contribuir en forma importante a la generación de energía eléctrica de autoconsumo en el predio y/o distribución al sistema interconectado de acuerdo a la nueva ley existente. Esta situación por ejemplo ocurre en el predio lechero Ancali de la VIII región donde está ubicado el biodigestor más grande del país, con 6.500 vacas en ordeña estabuladas 100% las 24h.

46

Imagen 6. Potencial eléctrico por predio.

Fuente: elaboración propia (2016)

Estimación potencial térmico.

El potencial térmico por predio, con cogeneración, considera a un factor de eficiencia del 40%. El valor promedio registró un valor estimado de 386,50 kWh/día, con un mínimo de 8,50 kWh/día y un máximo de 2.879,63 kWh/día. (Imagen 7).

Así el predio P11 nuevamente presentó un mayor potencial térmico debido a que registra el mayor potencial energético en base a sólidos volátiles y utiliza un sistema productivo con estabulación completa y un número promedio de vacas en ordeña de 650 . Los predios P8, P10, P11, P12, P14 y P19, los cuales fueron considerados en este estudio con biodigestores tipo mezcla completa, utilizarán todo su potencial térmico para la calefacción de los reactores, de esa forma mantendrán una temperatura constante para asegurar las condiciones ambientales dentro de los reactores para la digestión y reproducción de las bacterias anaeróbicas durante todo el año y de esta forma

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P1 P2 P3 P4 P5 P6 P7 P8 P9 P10 P11 P12 P13 P14 P15 P16 P17 P18 P19 P20

kWh

/día

.

ID Predios.

47

asegurar una producción optima de biogás que será utilizado para generación de energía eléctrica.

De esta forma, los predios considerados con biodigestores tipo laguna cubierta presentaron un potencial térmico promedio de 68,95 kWh/día y los predios considerados con biodigestores tipo mezcla completa presentaron un potencial térmico promedio de 1.088,93 kWh/día.

Imagen 7. Potencial térmico por predio.

Fuente: elaboración propia (2016) 4. Resultados de la evaluación del potencial de mitigación en predios en que pudieran

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P1 P2 P3 P4 P5 P6 P7 P8 P9 P10 P11 P12 P13 P14 P15 P16 P17 P18 P19 P20

kWh

/día

.

ID Predio.

48

implementarse digestores anaeróbicos (DA).

La estimación de FE individuales para cada predio permitió acotar la estimación de las emisiones de CH4 por gestión del estiércol, en relación al uso de valores por defecto recomendados en las directrices del IPCC (2006). Los valores más altos se obtuvieron en predios que cuentan con estabulación completa.

La evaluación de predios en que potencialmente se pudieran instalar biodigestores anaeróbicos resultó en una emisión promedio de 331.967,44 kg CO2 eq año-1 (22.698,35 a 2.388.647,84 kg CO2 eq año-1), con las mayores emisiones en predios con uso de estanques y mayor número de vacas aportando purines. La implementación de biodigestores permitiría reducir las emisiones de CH4 por manejo del estiércol en un 83,1% (70-86%) alcanzando a 266.927,36 kg CO2 eq año-1, en promedio, en comparación con las emisiones generadas en la situación sin proyecto (Imagen 8). La menor mitigación se registra en un predio con potencial uso de co-digestión, que aumenta la eficiencia del proceso de biodigestión y por tanto, las emisiones generadas.

Imagen 8. Emisiones (kg CO2 eq año-1) para predios con potencial de instalación de biodigestores en las regiones de Los Ríos y de Los Lagos, en una situación sin proyecto y con biodigestores bajo condiciones mejoradas de funcionamiento.

49

5. Resultados de la evaluación económica, proyectos en etapa de pre inversión.

La evaluación de impacto económico se realizó por en base a dos condiciones: “solo biogás” y

“biogás + digestato”. Los análisis económicos realizados se adjuntan en el Anexo 2.

Para los 20 casos evaluados y analizando sólo el escenario “sólo biogás”, casi todos los indicadores de rentabilidad del valor actual neto (VAN) son negativos, y sólo el caso P18 sería viable económicamente (Tabla 10). Existen algunos pocos casos en que la tasa interna de retorno (TIR) es positiva, pero al estar ese valor por bajo la tasa de descuento utilizada (Td=10%) arrojan un VAN negativo. El valor actual neto promedio (VAN promedio) de este escenario es de -6,8 millones de pesos, la tasa interna de retorno (TIR) promedio es de 2,0%, la relación beneficio/costo es de 0,73. En relación al periodo de recuperación de la inversión promedio, en los casos que se logra determinar, es de 7,23 años,

Para los casos del escenario de “biogás + digestato”, se aprecia un gran cambio de tendencia, ya que ahora la mayoría de los casos son positivos (70%) y son viables económicamente (Tabla 10). El valor actual neto promedio (VAN promedio) es de 52,8 millones de pesos, la tasa interna de retorno (TIR) promedio es de 17,2%, la relación beneficio/costo es de 1,39. En relación al periodo de recuperación de la inversión promedio, entre los casos que se logra determinar, el valor es de 4,81 años.

Para el análisis conglomerado, separando el análisis en clúster con tecnologías de biodigestores tipo laguna cubierta (eléctrica + térmica), y estanque agitado de mezcla completa (eléctrica), se pudo determinar que la tendencia del escenario “solo biogás” no es viable económicamente , ello independiente de la tecnología utilizada. De manera análoga, se pudo determinar que el escenario “biogás + digestato”, hace viable la evaluación económica.

Al comprar la tecnología de “laguna cubierta” versus la tecnología de “estanque agitado de mezcla completa”, se puede apreciar que la tecnología de “estanque agitado de mezcla completa” tiene

mejores indicadores de rentabilidad. Sin embargo, este tipo de tecnología requiere de inversiones mayores que la otra tecnología.

En los análisis de sensibilidad se aprecia que al bajar la tasa de descuento desde 10% a un 8%, se tienen mejores indicadores de rentabilidad (VAN) y se logra que el 50% de los casos del escenario “sólo biogás”, pasen a ser positivos y viables económicamente. Al analizar el escenario “biogás + biofertilizante”, el ajuste de la tasa de descuento al 8%, hace mejorar el indicador VAN y se aumenta la tendencia del número de casos positivos (70%). Al analizar por tecnología, la de “estanques agitados de mezcla completa” siempre otorga mejores indicadores de rentabilidad, pero

requiere de una inversión mayor. Por otro lado, si se ajusta la tasa de descuento al alza, desde un 10% al 12%, se tienen peores indicadores de rentabilidad, disminuye el número de casos positivos pasando a sólo 1 en la situación “Sólo biogás” y 13 en la situación “Biogás + digestato”.

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Tabla 10. Casos positivos de la evaluación económica de implementación potencial de biodigestores en predios lecheros de las Regiones de Los Ríos y Los Lagos, comparando distintos escenarios.

Predios

Escenario 1: sólo biogás P18

Escenario 2: biogás + digestato P5-P6-P8-P9-P10-P11-P12-P13-P14-P15-P17-P18-P19-

P20

51

5.1 Resultado modelos de negocios.

Se aplicó el método CANVAS, para caracterizar los distintos tipos de modelos de negocios involucrados en este tipo de proyectos. Así, se trabajó con los siguientes escenarios, donde para cada uno de ellos se construyó un modelo de negocios tipo.

• Modelo 1: Biogás + digestato para autoconsumo. • Modelo 2: Biogás + digestato para autoconsumo y venta de excedentes.

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Modelo de negocios 1: biogás + digestato para autoconsumo.

Aliados / Partners Clave (8) Diseño e Instalación de la Planta de Biogás por proveedores externos. Proveedores de equipos para utilizar el biogás. Proveedores de equipos para almacenamiento y aplicación de los biofertilizantes.

Actividades Clave (7) Elección del tipo de tecnología de la Planta de Biogás. Diseño e Instalación de la Planta de Biogás. Recopilación de purines. Almacenamiento de los biofertilizantes. Aplicación de los biofertilizantes. Mantención de la planta. Operación de la planta.

Propuesta de Valor (2) Implementación y operación de una Planta de biogás para el autoconsumo de la energía generada y para la utilización, en el mismo predio, de los biofertilizantes que se generen.

Relación con el cliente (4) Gestión y comunicación interna.

Segmentos de cliente (1) El cliente es el mismo oferente o plantel lechero.

Recursos Clave (6) Vacas en ordeña. Instalaciones de la Planta de Biogás. Equipos para utilización del biogás generado. Equipos para el almacenamiento y aplicación de biofertilizantes. Recursos Financieros Propios.

Canales de Comunicación y Distribución (3) Internos.

Estructura de Costos (9) Operación (HH / Mes) Mantención (HH /Mes) Materiales de reparación o reemplazo. Uso de Equipos de Aplicación de Biofertilizantes.

Flujos de ingreso (5) Ahorros de energía por reemplazo de fuente (eléctrica o térmica). Ahorros en la compra de fertilizantes comerciales.

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Modelo de negocios 2: biogás + digestato para autoconsumo y venta de excedentes.

Aliados / Partners Clave (8) Diseño e Instalación de la Planta de Biogás por proveedores externos. Proveedores de equipos para utilizar el biogás. Proveedores de equipos para almacenamiento y aplicación de los biofertilizantes. Proveedores de transporte de biofertilizantes. Empresa Proveedora de Energía (distribuidora).

Actividades Clave (7) Elección del tipo de tecnología de la Planta de Biogás. Diseño e Instalación de la Planta de Biogás. Conexión a la red de distribución eléctrica. Recopilación de purines. Almacenamiento de los biofertilizantes. Aplicación y/o despacho de los biofertilizantes. Mantención de la planta. Operación de la planta.

Propuesta de Valor (2) Implementación y operación de una Planta de biogás para el autoconsumo y venta de los excedentes de la energía generada y para la utilización, en el mismo predio y/o la venta de excedentes de los biofertilizantes que se generen.

Relación con el cliente (4) Gestión y comunicación interna. Solicitudes formales según la nueva Ley eléctrica.

Segmentos de cliente (1) El cliente 1: es el mismo oferente o plantel lechero. El cliente 2: es la empresa distribuidora de energía eléctrica. El cliente 3: es un agricultor que requiera biofertilizantes y no posea sus propias capacidades para generarlos.

Recursos Clave (6) Vacas en ordeña. Instalaciones de la Planta de Biogás. Equipos para utilización del biogás generado. Equipos para el almacenamiento y aplicación de biofertilizantes. Recursos Financieros Propios.

Canales de Comunicación y Distribución (3) Interno. Visita a Oficinas de empresa distribuidora y comunicaciones formales con ella. Comunicación con otros agricultores (asociaciones gremiales, eventos).

Estructura de Costos (9) Operación (HH / Mes) Mantención (HH /Mes) Materiales de reparación o reemplazo. Uso de Equipos de Aplicación de Biofertilizantes. Almacenamiento y Transporte. Gestión de la Conexión al Sistema Eléctrico para distribuir energía.

Flujos de ingreso (5) Ahorros de energía por reemplazo de fuente (eléctrica o térmica). Venta de excedentes de energía a distribuidores (nueva ley). Ahorros en la compra de fertilizantes comerciales. Venta de excedentes a agricultores.

54

Conclusiones.

El estudio realizado permitió seleccionar 20 predios lecheros localizados en las regiones de Los Ríos y Los Lagos de Chile, generando parámetros parámetros técnicos y productivos para proyectos de biogás en el sector lechero. Como parte del trabajo realizado se cuantificó y caracterizó los purines generados a nivel predial, sustrato utilizado para la generación de biogás. En base a esta e información colectada, se estimó la producción de biogás y energía eléctrica y/o térmica en estos predios, generando fichas técnicas de información para cada uno de ellos. Para esta evaluación se consideró la implementación de digestión anaeróbica con lagunas cubiertas o estanque agitado de mezcla completa. La selección de una u otra tecnología se basó en la cantidad de purines generados y su contenido de materia seca para cada predio.

En los predios evaluados, sólo el 10% tenía estabulación permanente y en la mayoría de las lecherías se tiene confinamiento parcial, en donde los animales están confinados durante su paso por patios de alimentación y el tiempo de espera previo a la ordeña, siendo este manejo característico de los sistemas pastoriles del sur de Chile. Este manejo se traduce en purines con bajo contenido de materia seca y altamente diluidos, y por ende, en un bajo potencial de generación de biogás. Todos los predios visitados, contaban sólo con purines como sustrato para los digestores y solo uno de ellos podría incorporar un subproducto del proceso de elaboración de quesos a la co-digestión.

En lo que respecta a la motivación de los productores para incorporar este tipo de tecnología, se observó que la principal motivación está asociada a la factibilidad de poder generar energía eléctrica para los procesos de ordeña y refrigeración, y mejorar los aspectos ambientales en sus sistemas productivos, ya que esta tecnología les permitiría poder confinar los residuos generados en el proceso de la ordeña, disminuir los olores y la presencia de patógenos.

La producción de metano bajo las condiciones del estudio, fue más alto en los predios con estabulación total, y o mayor grado de confinamiento, que además presentaban mayor número de vacas en ordeña, y en uno de los predios en que se podía realizar co-digestión. La mayor generación de biogás en estos predios da cuenta de la alta contribución de materia orgánica degradable, debido al grado de confinamiento de los animales, que se traduce en un mayor potencial de producción de biogás.

Referente a la emisión de gases con efecto invernadero de los predios en estudio, se estimó que la emisión de CH4 por manejo del estiércol en los predios evaluados alcanza a 331.967,44 kg CH4 año-1 (22.698,35 a 2.388.647,84 kg CO2 eq año-1), y la implementación de biodigestores anaeróbicos permitiría reducir este valor en un 83,1% (70-86%), en promedio, en comparación con las emisiones generadas en la situación sin proyecto.

Del análisis económico, y bajo los supuestos utilizados en esta evaluación, se puede concluir que se obtiene una rentabilidad positiva en el caso de biogás más la generación de digestato (14 de los 20 predios), ya que en dicho escenario se logran flujos financieros positivos originados en el ahorro de fertilizantes en los predios. Solo 1 predio presentó una rentabilidad positiva bajo el escenario

55

solo biogás. En los análisis de sensibilidad se aprecia que al bajar la tasa de descuento desde 10% a un 8%, se tienen mejores indicadores de rentabilidad (VAN) y se logra que el 50% de los casos del escenario “sólo biogás”, pasen a ser positivos y viables económicamente.

Es importante señalar que para la toma de decisiones de implementar una planta de biogás, no sólo es necesario analizar los aspectos de rentabilidad económica, sino también una serie de otros beneficios no cuantificables directamente, dentro de los cuales se encuentran: independencia energética, disminución de impactos ambientales, aporte de nutrientes al suelo y posibilidad de mejorar la calidad de la producción y por ende el acceso a mercados cada vez más exigentes en cuanto a la forma de producir los lácteos y la gestión medioambiental asociada.

Respecto a los modelos de negocios, se pudo determinar las diferencias entre distintas alternativas de funcionamiento. La Propuesta de valor es el elemento que permite diferenciar cada modelo e identificarlo. En general los modelos de negocios se centraron en la posibilidad de la implementación y operación de una planta de biogás para el autoconsumo, la venta de los excedentes de la energía generada y para la utilización, en el mismo predio y digestato generado. Debido al régimen tarifario actual un aspecto clave será el balance energético a nivel predial (producción-consumo), que bajo las actuales condiciones incentiva a usar la energía producida predialmente versus la posibilidad de venderla a la red, esto dado por la diferencia de precio de la energía.

Recomendaciones.

La producción de biogás en predios lecheros del Sur de Chile debería focalizarse en sistemas de producción que permitan generar una alta carga orgánica de sustrato, lo que es posible en predios con un mayor grado de confinamiento de animales pudiendo con ello colectar una mayor proporción de fecas que los sistemas pastoriles sin confinamiento. Al respecto se sugiere poder además incorporar predios ubicados en otras áreas lecheras del país, en especial la zona centro y centro-sur, cuyos sistemas se caracterizan por un mayor grado de confinamiento, estando estos predios ubicados además en zonas climáticas con mayor temperatura, lo que favorece el proceso de digestión anaeróbica.

Para una adecuada gestión de los purines generados en la zona sur del país, un aspecto clave será reducir los volúmenes de agua (lluvia y limpieza) utilizados en los sistemas de producción lechero, evitando con ello diluir en forma excesiva la contribución de fecas, pudiendo disponer de un sustrato con mayor potencial de producción de biogás.

Se debe considerar la co-digestión con otros sustratos, como una alternativa para la producción de biogás en los sistemas de producción de leche. Existen en la zona sur una serie de actividades productivas que pueden aportar y complementar con otros sustratos con un alto potencial de producción de biogás (Ej. residuos líquidos de queserías). Esto permitiría además poder dar solución al tratamiento de estos residuos, generando un modelo de negocio en el que se puede considerar el costo alternativo de tratamiento de éstos sustratos en la evaluación económica de la producción de biogás. Al respecto, existen experiencias en Estados Unidos donde los predios

56

lecheros reciben residuos de otras actividades productivas para la co-digestión, obteniendo por ello un pago por su tratamiento.

La información generada en el presente proyecto ha permitido generar una base con información de sistemas lecheros de la zona sur del país, permitiendo cuantificar su producción de biogás y entregando además una caracterización de purines como sustrato para la biodigestión. Al respecto, estudios posteriores de pre factibilidad y factibilidad debieran considerar un análisis con mayor grado de detalle en cada predio seleccionado, debiendo hacer una estimación mensual de la producción y calidad de los purines generados en cada predio. Se debiera además considerar los cambios en el manejo animal (Ej. cambio de dieta, número de animales) que pueden tener un impacto importante en la producción de biogás. Otro aspecto importante será cuantificar el consumo predial tanto de energía eléctrica y/o térmica y sus costos asociados, pudiendo con ello analizar la contribución que pueda hacer la biodigestión en la reducción de éstos costos y el destino del excedente de energía .

Los futuros estudios a realizar debieran considerar la evaluación de distintas tecnologías de digestión anaeróbicas posibles de implementar en los predios lecheros del sur de Chile. Para ello será importante analizar no solo aspectos técnicos de su implementación en los predios, sino también la oferta tecnológica y soporte técnico disponible, evaluaciones económicas, niveles de inversión y los requerimientos del productor lechero en cuanto a utilizar distintas tecnologías con mayor uso o no de capacidades técnicas y humanas. Se requiere además analizar distintas alternativas de modelos de negocios factibles de implementar en el país, considerando desde autoconsumo a la venta de excedentes de energía bajo distintos escenarios. También es posible desarrollar modelos de negocios en que el servicio de operación y mantención del biodigestor es realizado por una empresa externa especializada en esta tecnología, compartiendo costos y utilidades de la venta de energía con el productor.

Finalmente, es posible señalar que la implementación de sistemas de digestión anaeróbica en sistemas de producción lechera del sur del país requieren un desarrollo de tecnologías validadas localmente, formación de capacidades, consolidación del marco legal, y adecuación del sector privado y público que permitan generar las condiciones propicias para el desarrollo de esta tecnología en el país. Al respecto un aspecto clave será la definición de condiciones y precios que incentiven al generador de energía y las restricciones y/o regulaciones para la producción de biogás a la escala de generación de predios lecheros.

57

Referencias

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58

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59

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60

Anexos.

Anexo 1a. Encuesta Predios. Aspectos generales y específicos de los predios con potencial de generación de biogás en la región de Los Ríos y Los Lagos.

Ficha de Información General Potenciales Proyectos.

Tipo de reactor que le interesaría

implementar (CSTR, UASB, fluidized

bed, otros).

Número de reactores requeridos y

capacidad prevista (m3).

Sistema de calefacción a utilizar:

temperatura de operación y

variaciones estacionales.

Sistema de mezclado/agitación a

utilizar.

Sistema de almacenamiento a utilizar.

Esquema de la planta de biodigestión

(si lo tiene).

Aspectos técnicos. Información específica

Tipo de planta de biogás que requiere o

quiere construir.

Año de posible inicio de obras.

Si tienen información de estudios

previos ( y si están disponibles).

Si ha consultado a empresas

encargadas del diseño y construcción

de la misma.

Información específicaIdentificación del

biodigestor/predio lechero

Nombre del predio.

Nombre del propietario y

administrador.

Nombre de la persona de contacto que

entregó la información.

Ubicación geográfica (WGS 84 datum

UTM y punto KMZ).

Principal motivación del propietario

para instalar biodigestor.

Promoviendo el desarrollo de la energía a biogás en pequeñas y mediana

industrias seleccionadas

"Fortalecimiento del marco regulatorio, capacidades técnicas y cartera de

proyectos para el desarrollo de una industria local de biogás en el sector

lechero”.Fecha: Ficha de Información General Potenciales Proyectos. Contrato N°: 3000030580

61

Información específica

Información específica

Utilización de purines.

Caracterización de los purines (si está

disponible).

Producción de purines.

Método de colecta de purines (ej.

Lavado de pisos, raspador, otro) y

frecuencia de recolección.

Caracterización del afluente.

Demanda biológica de oxígeno (DBO) y

demanda química de oxígeno (DQO),

sólidos totales y volátiles y humedad.

Producción de leche/año.

Tipo de cama utilizada.

Manejos de purines y aguas sucias.

Unidades de ordeña.

Período de estabulación.

Capacidad de almacenamiento.

Manejo predial. Información específica

Tamaño del predio.

Número de ganado (vacas en ordeña y

estabuladas).

Raza (ej. Holstein, Guernsey, etc.).

Área de praderas y cultivos.

62

Manejo de aguas lluvias.

Información específica

Uso potencial del digestato.

Información específica

Posible forma de tratamiento del biogás

(lavado, extracción del Sulfuro de

Hidrógeno, etc.).

Uso proyectado del biogás.

Posible manejo del digestato y su

uso.

Potencial de generación de digestato

(m3/día).

Información específica

Nivel de entrenamiento y/o

capacitación de los recursos humanos

que operarían el biodigestor.

Posible uso del Biogás.

Potencial de realización de co-

generación, calor o electricidad

(identificación del equipo a utilizar).

Sistema de colecta.

Sistema de almacenamiento.

Sistema de alimentación.

Sistema de procesamiento/tratamiento

del purín (ej. Ninguno, gravitacional,

tamices, separación de sólidos, etc.).

Presencia/ausencia de antibióticos.

Recursos humanos disponibles para el

biodigestor.

Potencial manejo del biodigestor.

Tipo de sustrato.

Volumen de purines generados, m3

/día.

Agua de lavado generada, m3/día (ej.

Lavado de equipos de ordeña, etc.).

Agua limpia generada, m3/día.

Otros residuos generados si lo hay,

m3/día (ej. Residuos de procesamiento

de alimentos, residuos de cultivos, etc.).

63

Identificación de principales beneficios.

Fuente de financiamiento a la que

postulará (nombre de la institución y/o

financiamiento privado).

Costo proyectado de la inversión (CLP o

USD).

Costo proyecto de operación.

Costo proyecto de aplicación del

digestato.

Costo proyectado de reparación y

mantención.

Ingresos estimados por ahorro con el

uso de biogás: reemplazo de otros

combustibles, venta de energía, uso de

digestato y otros.

Potencial de generación de biogás

(m3/día).

Potencial térmico/eléctrico (KW y

kWh).

Aspectos económicos

Descripción del posible modelo de

negocio.

Aspectos generales.

Identificación de las principales

dificultades para la implementación del

biodigestor (ej. Financieras,

autorizaciones,

formación/capacitación/habilidades del

recurso humano, etc.).

Impacto del proyecto en la operación

de la lechería.

Información específica

Información específicaIndicadores de biodigestión.

Información específica

64

Anexo 1b. Fichas de proyectos de biogás para 20 predios lecheros con potencial de biodigestión de las Regiones de Los Ríos y de Los Lagos.

Anexo 1c. Coordenadas UTM biodigestores (versión digital en CD).

65

Anexo 2. Resultados evaluación económica.

Resultados escenario sólo “biogás”.

Escenario: sólo biogás

Predios Inversión VAN TIR B/C PRI (años)

P1 15.408.169 -10.646.567 -10,9% 0,31 --

P2 10.019.209 -8.260.746 -18,0% 0,18 --

P3 13.335.744 -9.875.759 -13,2% 0,26 --

P4 17.240.897 -11.184.512 -9,1% 0,35 --

P5 42.347.673 -1.991.839 8,9% 0,95 7,00

P6 26.344.369 -12.000.293 -2,1% 0,54 --

P7 16.130.383 -10.879.045 -10,1% 0,33 --

P8 87.098.364 -4.092.412 8,9% 0,95 7,00

P9 44.077.019 -5.454.844 7,0% 0,88 8,00

P10 148.896.868 -6.998.539 8,9% 0,95 7,00

P11 406.581.767 -19.104.223 8,9% 0,95 7,00

P12 102.376.497 -4.807.760 8,9% 0,95 7,00

P13 40.847.556 -7.402.907 5,6% 0,82 8,00

P14 67.319.264 -3.158.904 8,9% 0,95 7,00

P15 47.089.027 -3.386.696 8,3% 0,93 7,00

P16 20.870.255 -11.881.048 -6,0% 0,43 --

P17 49.723.868 -1.327.331 9,4% 0,97 7,00

P18 62.688.596 11.672.325 14,2% 1,19 6,00

P19 110.220.309 -5.174.829 8,9% 0,95 7,00

P20 34.665.889 -10.189.330 2,6% 0,71 9,00

Promedio 68.164.086 -6.807.263 2,0% 0,73 7,23

66

Resultados escenario “biogás + digestato”.

Escenario: biogás + digestato.

Predios Inversión VAN TIR B/C PRI (años)

P1 15.408.169 -4.630.062 -10,9% 0,31 --

P2 10.019.209 -5.265.863 -4,4% 0,47 --

P3 13.335.744 -5.971.716 -1,9% 0,55 --

P4 17.240.897 -4.339.067 3,8% 0,75 --

P5 42.347.673 20.159.643 20,2% 1,48 5,00

P6 26.344.369 1.877.779 11,6% 1,07 6,00

P7 16.130.383 -4.167.299 3,6% 0,74 9,00

P8 87.098.364 79.308.207 28,6% 1,91 4,00

P9 44.077.019 26.472.744 22,7% 1,60 4,00

P10 148.896.868 144.360.282 29,7% 1,97 4,00

P11 406.581.767 382.282.946 29,1% 1,94 4,00

P12 102.376.497 96.753.604 29,2% 1,95 4,00

P13 40.847.556 19.524.297 20,2% 1,48 5,00

P14 67.319.264 63.584.726 29,2% 1,94 4,00

P15 47.089.027 32.765.815 24,5% 1,70 4,00

P16 20.870.255 -3.083.580 6,4% 0,85 8,00

P17 49.723.868 38.301.383 25,9% 1,77 4,00

P18 62.688.596 69.163.375 32,1% 2,10 3,00

P19 110.220.309 101.013.477 28,7% 1,92 4,00

P20 34.665.889 8.796.087 15,6% 1,25 5,00

Promedio 68.164.086 52.845.339 17,2% 1,39 4,81

67

Análisis de conglomerado: Resumen de clúster:

Escenario: sólo biogás Clúster Inversión VAN TIR B/C PRI (años)

Promedio preinversión

68.164.086 -

6.807.263 2,0%

0,73

7,23 Laguna cubierta. (Eléctrica + térmica)

30.649.306

-6.985.904 -1,7%

0,61

7,5

Estanque agitado mezcla completa. (Eléctrica)

137.834.392

-6.475.501 8,9%

0,95

7,0

Escenario: biogás + digestato Clúster Inversión VAN TIR B/C PRI (años)

Promedio preinversión

68.164.086

52.845.339 17,2%

1,39

4,81 Laguna cubierta (Eléctrica + térmica)

30.649.306

13.034.146 11,5%

1,13

5,33

Estanque agitado mezcla completa. (Eléctrica)

137.834.392

126.780.412 27,8%

1,87

4,14

68

Análisis de sensibilidad. Análisis de sensibilidad a la tasa de descuento = 8%.

Escenario: sólo biogás Predios Inversión VAN TIR B/C PRI (años)

P1 15.408.169 -10.208.334 -10,9% 0,31 -- P2 10.019.209 -8.098.906 -18,0% 0,18 -- P3 13.335.744 -9.557.320 -13,2% 0,26 -- P4 17.240.897 -10.627.114 -9,1% 0,35 -- P5 42.347.673 1.722.304 8,9% 0,95 7,00 P6 26.344.369 -10.680.138 -2,1% 0,54 -- P7 16.130.383 -10.395.738 -10,1% 0,33 -- P8 87.098.364 3.547.028 8,9% 0,95 7,00 P9 44.077.019 -1.900.258 7,0% 0,88 8,00 P10 148.896.868 6.061.052 8,9% 0,95 7,00 P11 406.581.767 16.557.214 8,9% 0,95 7,00 P12 102.376.497 4.171.964 8,9% 0,95 7,00 P13 40.847.556 -4.324.834 5,6% 0,82 8,00 P14 67.319.264 2.746.085 8,9% 0,95 7,00 P15 47.089.027 635.441 8,3% 0,93 7,00 P16 20.870.255 -11.053.727 -6,0% 0,43 -- P17 49.723.868 3.126.837 9,4% 0,97 7,00 P18 62.688.596 18.516.121 14,2% 1,19 6,00 P19 110.220.309 4.493.016 8,9% 0,95 7,00 P20 34.665.889 -7.936.633 2,6% 0,71 9,00

Promedio 68.164.086 -1.160.297 2,0% 0,73 7,23

Escenario: sólo biogás

Clúster Inversión VAN TIR B/C PRI (años)

Promedio preinversión 68.164.086

-1.160.297 2,0%

0,73

7,23

Laguna cubierta (Eléctrica + térmica)

30.649.306

-4.808.046

-1,7%

0,61

7,5

Estanque agitado de mezcla completa. (Eléctrica)

137.834.392

5.614.095 8,9%

0,95

7,0

69

Escenario: biogás + digestato

Predios Inversión VAN TIR B/C PRI (años)

P1 15.408.169 -3.638.101 -10,9% 0,31 --

P2 10.019.209 -4.828.390 -4,4% 0,47 --

P3 13.335.744 -5.293.969 -1,9% 0,55 --

P4 17.240.897 -3.151.649 3,8% 0,75 --

P5 42.347.673 25.912.495 20,2% 1,48 5,00

P6 26.344.369 4.475.201 11,6% 1,07 6,00

P7 16.130.383 -3.066.278 3,6% 0,74 9,00

P8 87.098.364 94.623.410 28,6% 1,91 4,00

P9 44.077.019 32.965.780 22,7% 1,60 4,00

P10 148.896.868 171.350.159 29,7% 1,97 4,00

P11 406.581.767 454.885.989 29,1% 1,94 4,00

P12 102.376.497 115.080.513 29,2% 1,95 4,00

P13 40.847.556 25.080.611 20,2% 1,48 5,00

P14 67.319.264 75.632.455 29,2% 1,94 4,00

P15 47.089.027 40.115.243 24,5% 1,70 4,00

P16 20.870.255 -1.446.586 6,4% 0,85 8,00

P17 49.723.868 46.402.774 25,9% 1,77 4,00

P18 62.688.596 81.298.351 32,1% 2,10 3,00

P19 110.220.309 120.454.346 28,7% 1,92 4,00

P20 34.665.889 12.796.103 15,6% 1,25 5,00

Promedio 68.164.086 63.982.423 17,2% 1,39 4,81

Escenario: biogás + digestato.

Clúster Inversión VAN TIR B/C PRI (años)

Promedio preinversión.

68.164.086 63.982.423 17,2% 1,39 4,81 Laguna cubierta. (Eléctrica + térmica)

30.649.306 17.054.545 11,5% 1,13 5,33

Estanque agitado mezcla completa.(Eléctrica)

137.834.392 151.134.195 27,8% 1,87 4,14

70

Análisis de sensibilidad a la tasa de descuento = 12%

Escenario: sólo biogás

Predios Inversión VAN TIR B/C PRI (años)

P1 15.408.169 -11.029.649 -10,9% 0,31 --

P2 10.019.209 -8.402.218 -18,0% 0,18 --

P3 13.335.744 -10.154.123 -13,2% 0,26 --

P4 17.240.897 -11.671.762 -9,1% 0,35 --

P5 42.347.673 -5.238.555 8,9% 0,95 7,00

P6 26.344.369 -13.154.305 -2,1% 0,54 --

P7 16.130.383 -11.301.526 -10,1% 0,33 --

P8 87.098.364 -10.770.425 8,9% 0,95 7,00

P9 44.077.019 -8.562.084 7,0% 0,88 8,00

P10 148.896.868 -18.414.575 8,9% 0,95 7,00

P11 406.581.767 -50.277.652 8,9% 0,95 7,00

P12 102.376.497 -12.657.382 8,9% 0,95 7,00

P13 40.847.556 -10.093.603 5,6% 0,82 8,00

P14 67.319.264 -8.320.747 8,9% 0,95 7,00

P15 47.089.027 -6.902.646 8,3% 0,93 7,00

P16 20.870.255 -12.604.249 -6,0% 0,43 --

P17 49.723.868 -5.220.940 9,4% 0,97 7,00

P18 62.688.596 5.689.823 14,2% 1,19 6,00

P19 110.220.309 -13.625.971 8,9% 0,95 7,00

P20 34.665.889 -12.158.523 2,6% 0,71 9,00

Promedio 68.164.086 -11.743.556 2,0% 0,73 7,23

Escenario: sólo biogás

Clúster Inversión VAN TIR B/C PRI (años)

Promedio preinversión. 68.164.086 -11.743.556 2,0% 0,73 7,23

Laguna cubierta. (Eléctrica + térmica) 30.649.306 -8.889.677 -1,7% 0,61 7,5

Estanque agitado mezcla completa. (Eléctrica)

137.834.392 -17.043.615 8,9% 0,95 7,0

71

Escenario: biogás + digestato

Predios Inversión VAN TIR B/C PRI (Años)

P1 15.408.169 -5.497.185 -10,9% 0,31 --

P2 10.019.209 -5.648.280 -4,4% 0,47 --

P3 13.335.744 -6.564.168 -1,9% 0,55 --

P4 17.240.897 -5.377.047 3,8% 0,75 --

P5 42.347.673 15.130.791 20,2% 1,48 5,00

P6 26.344.369 -392.755 11,6% 1,07 6,00

P7 16.130.383 -5.129.755 3,6% 0,74 9,00

P8 87.098.364 65.920.429 28,6% 1,91 4,00

P9 44.077.019 20.796.858 22,7% 1,60 4,00

P10 148.896.868 120.767.092 29,7% 1,97 4,00

P11 406.581.767 318.817.027 29,1% 1,94 4,00

P12 102.376.497 80.733.145 29,2% 1,95 4,00

P13 40.847.556 14.667.247 20,2% 1,48 5,00

P14 67.319.264 53.053.209 29,2% 1,94 4,00

P15 47.089.027 26.341.316 24,5% 1,70 4,00

P16 20.870.255 -4.514.558 6,4% 0,85 8,00

P17 49.723.868 31.219.556 25,9% 1,77 4,00

P18 62.688.596 58.555.591 32,1% 2,10 3,00

P19 110.220.309 84.019.250 28,7% 1,92 4,00

P20 34.665.889 5.299.474 15,6% 1,25 5,00

Promedio 68.164.086 43.109.862 17,2% 1,39 4,81

Escenario: biogás + digestato

Clúster Inversión VAN TIR B/C PRI

(años)

Promedio preinversión. 68.164.086 43.109.862 17,2% 1,39 4,81

Laguna cubierta. (Eléctrica + térmica) 30.649.306

9.519.715 11,5% 1,13 5,33

Estanque agitado mezcla completa. (Eléctrica)

137.834.392 105.491.563 27,8% 1,87 4,14