Presentaci³n Biodiesel

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OPCIONES PARA LA PRODUCCIN DE BIODIESEL A PEQUEA ESCALA EN EL PERPhD Jos Luis Calle Marav, UNALM Javier Coello Guevara, ITDG Paula Castro Pareja, UNALM Mirtha Nazario Ramrez, UNALM Fernando Acosta Bedoya, UAP ITDG UNALM CONCYTEC Abril 2004

AntecedentesPruebas realizadas en ITDG y la UNALM (2000).

Proyecto piloto de produccin de biodiesel en la selva amaznica de las provincias de Tambopata (Madre de Dios) y Padre Abad (Ucayali) (2001). Proyecto Planta demostrativa de refinacin de aceites y elaboracin de biodiesel a partir de recursos naturales renovables (2001).

El biodieselBIOCOMBUSTIBLE: producto que se obtiene de materias primas de origen agropecuario, agroindustrial o de otra forma de biomasa y que cumple con las normas de calidad establecidas por las autoridades competentes. BIODIESEL: biocombustible renovable derivado de aceites vegetales o grasas animales que puede ser utilizado como sustituto o aditivo del diesel convencional.

Lneas de investigacinProduccin de Biodiesel a pequea escala a partir de Recursos Oleaginosos Amaznicos (CONCYTEC) Produccin de Biodiesel a pequea escala a partir de Aceites Comestibles Usados (UNALM)

Objetivos de la investigacinEvaluar insumos oleaginosos. Proponer modelos tecnolgicos para produccin de biodiesel a pequea escala. Evaluar produccin de biodieselA partir de recursos oleaginosos amaznicos A partir de aceites usados.

Probar funcionamiento y emisionesEn tractores de uso agrcola En generadores diesel En vehculos de transporte.

Difusin: red, cursos, talleres, congresos, etc.

Produccin de biodieselRecoleccin y/o extraccin de aceites Determinacin de acidez del aceite

TransesterificacinUso: - Briquetas - Purificacin y venta

Separacin de glicerina

Lavado y filtrado de biodiesel

Uso en motores de combustin interna

TransesterificacinAceite vegetal Grasa animal Metanol o etanol Catalizador: NaOH o KOHRecuperacin del alcohol

Agitacin

Calor Metil- o etilester (BIODIESEL)

TransesterificacinGlicerina

Produccin en laboratorioEvaporador rotativoAgitacin y temperatura controladas

Planta piloto de biodiesel (diseo)Tanque de metxido Condensador de alcohol

Tanque de biodiesel

Planta piloto de biodiesel (reactor)

Laboratorio de Energas Renovables UNALM

Planta artesanal de biodieselReactor en construccin Prensa hidrulica

Briquetas

Energa en la Amazona PeruanaLimitado acceso a la energa elctrica de la red de distribucin nacional. Uso intensivo de lea para cocinar:Deforestacin.

Uso de generadores diesel para otras actividades:Altos costos de transporte del combustible. Contaminacin de ros por donde se transporta. Contaminacin atmosfrica, ruidos, y altos costos de mantenimiento.

Oleaginosas de la Amazona ms conocidasFruto Aguaje Castaa Pijuayo Pion / Tempate Umari Ungurahui Babasu Coco Palma Aceitera Nombre cientfico Mauritia flexuosa Bertholletia excelsa Bactris gasipaes Jatropha curcas Poraqueiba sericea Oenocarpus bataua Orbignia phalerata Cocos nucifera Eleaeis guineesis Produccin fruto (Ton / Ha.ao) 6.1 (aguajales naturales - Per) 19 (monocultivo -100 plantas/ha) 7.5 (plantaciones -25 plantas/ha) 10 - 24 4.8 9.8 1.6 - 3.5 (forma natural) 3.27 (plantaciones) 1.5 - 5 11.7 25.9 Produccin aceite (Kg / Ha) 800 - 1200 (monocultivo) 1575 2000 1700 2077.6 240 - 525 (plantacin) 90 - 150 610-732 4000 Lpidos (%) 21.1 69.3 23 30 - 38 21.2 19.3 (mesocarpo) 14.5 (epicarpo) 5-7 66

Fuente: Villachica (1996); TCA (1996, 1997); Lescano (1996); Barriga (1994); Cabrera (1979) Elaboracin: propia.

Insumos oleaginosos probadosAceite de aguaje Aceite de umar Aceite de sacha inchi Aceite de palma Aceite de palmiste Aceite de castaa Aceite de tempate o pin Aceite de ricino o higuerilla (por transesterificar) Aceite de pijuayo (en extraccin)

Aceite y biodiesel de aguaje

Aceite y biodiesel de umari

Aceite y biodiesel de sacha inchi

Aceite y biodiesel de tempate

RendimientosAguaje Insumo Pulpa Parte til Rendimiento aceite terico 3.00% (% del fruto) Hervido Prensado Proceso de extraccin Rendimiento extraccin (% 0.34% 0.84% del fruto) Rendimiento extraccin 11.44% 28.07% (obtenido vs. terico) Acidez del aceite 10 10 (g NaOH / lt aceite) Rendimiento biodiesel vs. 81.02% aceite Umari Pulpa 5.36% Hervido Tempate Semilla 5.25% Prensado 2.35% 0.00% 2 90.58% 44.85% 8 77.86% Ricino Semilla 8.55% Prensado 4.01% 46.86% 5.9 87.16% 14.4 72.64% Se obtuvo el Se obtuvo el aceite aceite directamente directamente Palma Pulpa Palma Pulpa

CostosSe ha estimado un costo de S/. 2.10 solo para el proceso de produccin de biodiesel, bajo los siguientes supuestos:Reactor artesanal que produce 50 lts por lote. Sin consumo de energa elctrica: calor de briquetas o lea y agitacin manual. Sin costos de transporte dado que sera para uso local. No se ha incorporado los costos de los insumos (aceite, alcohol y metanol), que sern variables segn la ubicacin y la calidad de los mismos.

Problemtica de los aceites usados Caso UNALMInadecuada disposicin final de los aceites desechados.La generacin de aceites usados en el comedor universitario es de aproximadamente 50 Lt semanales, dependiendo del tipo de alimento preparado. Es un aceite de buena calidad, debido a que se usa solo una vez. Actualmente se botan al desage.

La produccin de biodiesel se presenta como una alternativa para la disposicin de estos aceites usados del comedor.Disposicin final adecuada que evita la contaminacin de las aguas. Mejora de las emisiones de gases de los buses de la universidad al ser utilizado el biodiesel como aditivo al combustible.

Biodiesel proveniente de aceite usadoTrabajos de tesis en ejecucin:Aprovechamiento de aceites vegetales de desecho generados por el comedor universitario de la UNALM para la elaboracin de un biocombustible: biodiesel (Mirtha Nazario Ramrez). Evaluacin del funcionamiento de un motor diesel utilizando mezclas de biodiesel proveniente de aceites usados y diesel 2 (Fernando Acosta Bedoya).

Biodiesel proveniente de aceite usadoPretratamiento del aceite por presencia de slidos y/o humedad. Evaluacin del uso de slidos en alimentacin animal.

Determinacin de la acidez libre para calcular la cantidad de catalizador a utilizar.

Biodiesel proveniente de aceite usadoAceite usado del comedor de la UNALM con adecuadas caractersticas para produccin de biodiesel. Reactor diseado para procesar volumen de aceite desechado en el comedor de la UNALM. Se han determinado los parmetros ideales para producir biodiesel con este aceite. Biodiesel producido cumple con estndares internacionales de calidad. Rendimiento del 89.6% de biodiesel en relacin con el aceite utilizado. Se est desarrollando un sistema de recoleccin de los aceites del comedor para su transformacin en biodiesel.

Estimado de costos La MolinaRubro Unidad Cantidad Costo unitario (Soles) Costo total (con IGV) 0.00 1.20 17.61 2.47 0.81 16.80 10.38 0.00 Subtotales por lote Subtotales por galn

Insumos Aceite usado litros 50 0.00 Soda custica kilogramos 0.2425 4.96 Metanol litros 9 1.96 Proceso Electricidad kWh 6.73 0.31 Agua m3 0.21 3.24 Mano de obra horas hombre 6 2.80 Depreciacin del equipo Transporte COSTO TOTAL (Nuevos Soles, inc. IGV) Si el aceite cuesta S/. 0.40 por litro, el biodiesel costara S/. 5.32 por galn.

18.82

1.45

30.46 0.00 49.28

2.34 0.00 3.78

Parmetros evaluados en el biodiesel obtenidoRendimiento en volumen (biodiesel : aceite) Viscosidad cinemtica comparada Densidad Nmero de cetano Poder calorfico Punto de inflamacin Contenido de agua y sedimentos En ejecucin:Pruebas de rendimiento y emisiones en motores

Anlisis Fsico-Qumicos del BiodieselCaracteristicas Punto de inflamacin Agua y sedimentos Carbn conradson Cenizas Temperatura de destilacion Viscosidad cinemtica Corrosin en lmina de cobre Nmero de cetano (mnimo) Gravedad API Poder calorfico bruto Poder calorfico neto Unidades C % volumen, (mx.) % masa (mx.) % masa (mx.) al 90%, C cSt a 40C 3 h, 50C a 60F kJ/kg BTU/lb kJ/kg BTU/lb Norma Peruana Diesel 2 52 0.10 0.35 0.02 282 - 357 2.0 - 5.8 lmina n 3 45.0 Norma USA Biodiesel >130 0.05 47 Biodiesel palma 154 0.070 0.41 0.006 343.0 4 01:00 a.m. 48.6 29.9 40346 17346 39054 16790 Biodiesel aceite usado 146 0.040 Diesel N 2

336 2.95 51.5 34 44129 18972 42331 18199

Pruebas en BusesConsumo:

Total km Consumo carburante Consumo a los 100kmEmisiones (gr/kWh)

Biodiesel 100% Diesel GNC 69 818 14 3591 67 473 36 945 lts 68 068 lts 48 051 m3 52.92 lts/100 km 47.40 lts/100 km 71.21 m3/100 km 7.15 km/gal 7.99 km/gal 1.40 km/m3

CO HC NOx Partculas

Biodiesel 100% 1.27 0.58 7.74 0.22

GNC 2.34 2.27 3.66 0.02

Euro 3 2.80 0.70 5.00 0.10

Los vehiculos a Biodiesel no emiten compuestos de azufre. Las emisiones de CO2 se recombinan con el ciclo de produccin del biocombustible, reduciendo sus emisiones netas. Fuente: IDAE Diciembre 1997

Pruebas de Potencia

B100 (rojo) vs. Diesel (verde)

B20 (rojo) vs. Diesel (verde)

Fuente: Marco Torres, Universidad de los Llanos, Colombia, 2003

Pruebas de OpacidadMedia ACPM vs Mezclas14 12 10 % Opacidad 8 6 4 2 0 -2 0 10 20 Tiempo (seg) 30ACPM

40Bio 10%

50Bio 20%

60Bio 30%

Fuente: Marco Torres, Universidad de los Llanos, Colombia, 2003

Pruebas de OpacidadMximos ACPM vs Mezclas biodiesel50 40 % Opacidad 30 20 10 0 0 -10 Tiempo (seg)ACPM BIO 10% BIO 20% BIO 30%

10

20

30

40

50

60

Fuente: Marco torres Universidad de los Llanos, Colombia, 2003

PerspectivasPrincipales barreras:Costo de aceites vegetales cuando se emplean cultivos oleaginosos tradicionales. Logstica de aprovisionamiento de la ma