Energía, otras alternativas

IV CONGRESO DE NUEVAS TECNOLOGÍAS EN INGENIERÍA

BIOCOMBUSTIBLES
UNA ALTERNATIVA ENERGÉTICA COMUNITARIA

CONSEJO ZONAL VALPARAÍSO

Eva Soto Acevedo
MSc. Ing. Civil Bioquímico PUCV
Tesorera Consejo Zonal Valparaíso
Colegio de Ingenieros de Chile A.G.
impactoambiental@yahoo.com

19 de Octubre 2012

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

BIOCOMBUSTIBLES

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


BIOCOMBUSTIBLES

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


Petróleo:
Ilustración 1: Consumo mundial de fuentes primarias en 2010

• Principal fuente de
consumo de energías
primarias.
• Generación de gases de
efecto invernadero (GEI)

Fuente: British Petroleum (BP), 2011.


Petróleo: Ilustración 2: Reservas de petróleo en el mundo a 2010

• Desabastecimiento y
variabilidad de precios.
• Búsqueda de fuentes de
energía renovables.

Fuente: British Petroleum (BP), 2011.


Tabla 1: Principales productores mundiales de biodiesel

Biodiesel: Posición Año

2007 2008 2009 2010*

1 Alemania Alemania Alemania Alemania
• Alternativa al 2 EE.UU. EE.UU. Francia Francia

desabastecimiento del 3 Francia Francia EE.UU. Brasil

petróleo. 4 Italia Brasil Brasil Argentina

• Desarrollado 5 Brasil Argentina Argentina EE.UU.

6 Austria Italia España s/d
principalmente en Europa.
7 Argentina Malasia Italia s/d
• En Chile está en etapa 8 Portugal Bélgica Malasia s/d

experimental. 9 España Polonia Bélgica s/d

10 Malasia Portugal Polonia *Proyectado

Fuente: Cámara Argentina de Fuentes Renovables, 2009.


Biodiesel: Ilustración 3: Reacciones de la Transesterificación

• Biocombustible líquido
y renovable:
Bio  biológico
Diesel  utilizar en motores diesel

• Transesterificación:
aceite + alcohol  glicerol + éster metílico

Fuente: Biodisol, 2012.


Aplicación a escala solidaria


• Objetivo General

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


• Objetivos Específicos
– Diseñar una planta productora de biodiesel que cumpla con todos los
requisitos de una planta piloto.
– Estimar la matriz de aceite usado generado en la Comuna de
Valparaíso, para aporte de materia prima.
– Establecer los residuos generados del proceso productivo de la
planta.
– Asegurar la sostenibilidad de la planta a lo largo de su vida útil.


Mercado Internacional: Ilustración 5: Producción de biodiesel por continentes en 2009.

• Mercado Europeo concentra la
demanda y oferta mundial.
• Política energética europea “20-
20-20”.
• Producción mundial 2009 fue 15
mil millones litros/año.
• Crecimiento anual 10,1%.
• Evolución materias primas:
– 2005: aceite de colza, girasol y
cocina usado.
– 2009: aceite de soya y palma. Fuente: Informe Biocombustibles, Torres y Carrera Consultores, 2010.


Mercado Nacional: Tabla 2: Consumo energético primario en Chile en 2006.

Energía primaria % Consumo % Importado

• Consumo basado en energía
primaria. Petróleo Crudo 34 98

• Producción nacional 2007 fue 3
millones litros/año. Gas Natural 21 75

• Proyectos de implementación
artesanal y baja productividad. Carbón 10 96

• Plantas:
– FAME, Pullman Bus, Quilicura. Leña y otros 14 --
– INGRAS, San Bernardo.
– Comercial Biodiesel Chile Ltda
Hidroelectricidad 21 --

Fuente: CNE y elaboración propia, 2012.


Normativa Aplicable
• Protocolo de Kioto (sobre cambio climático) • D.S. 148 Manejo Residuos Peligrosos
– Aplicabilidad: aplica a largo plazo. – Aplicabilidad: aplica con adaptabilidad.

• Ley 19.300 sobre B.G.M.A.(modificada por Ley • D.S. 594 Condiciones Ambientales Sanitarias
20.147) – Aplicabilidad: aplica con adaptabilidad.
– Aplicabilidad: no aplica.
• D.S. 298 Transporte Sustancias Peligrosas
• D.S. 95 Reglamento S.E.I.A. – Aplicabilidad: aplica con adaptabilidad.
– Aplicabilidad: no aplica.
• D.S. 11 Especificaciones Calidad Biodiesel
• Plan Regulador Urbano Comunal Valparaíso – Aplicabilidad: si aplica.
– Aplicabilidad: si aplica
• NCh 2245/of.2003 Contenidos-Requisitos HR
• D.F.L. 725 Código Sanitario – Aplicabilidad: aplica con adaptabilidad.
– Aplicabilidad: no transgrede.
• NCh 2190/of.2003 Distintivos Seguridad S.P.
• SEREMI Salud Valparaíso – Aplicabilidad: aplica con adaptabilidad.
– Aplicabilidad: si aplica.
• NCh 382/of.2004 Clasificación General M.P.
• D.O.M. Comuna Valparaíso – Aplicabilidad: aplica con adaptabilidad.
– Aplicabilidad: si aplica.
• NCh 2120/of.2004 División en 9 grupos M.P.
– Aplicabilidad: aplica con adaptabilidad.


Localización de la Planta
Laboratorio Toxicología Facultades Ciencias, Ingeniería y DMA

Hospital El Salvador
Casino UPLA Planta Biodiesel


• Tecnología NO WASH: Ilustración 5: Unidad productora de biodiesel BIOLABM7.
– Alta Tº y P
– Sin proceso de lavado, filtrado y secado.
– Herramientas integradas control del
proceso.
– Circuitos independientes de entrada.
– Recuperación de metanol.

• Características técnicas:
– Altura: 1,7 m.
– Ancho: 1 m.
– Profundidad: 1 m.
– Peso: 80 kg.
– Consumo: 40 a 60 watts*litro producido.
– Operación: batch.
– Tiempo batch: 1 hr.
– Capacidad: 100 lt.
– Tiempo decantación: 6 a 8 hr.
– Temperatura reacción: 90 ºC.
– Operadores: 1 persona.
Fuente: Centralbiodieselhtp, 2012.


Aceite usado Recepción Materias Primas Metanol e Hidróxido de Sodio

Filtrado Proceso del Reactor:
Reactor Calentar el aceite a 100ºC para evaporar el agua
BIOLABM7

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

Aceite usado Filtrado Reactor
BIOLABM7
Se determinan las medidas de Metanol y
NaOH. Se ingresan al reactor sin mezclarse,
por separado.
Procesos del Reactor:
Transesterificación
Recuperación Metanol Filtrado
Decantación
Separación de fases

Biodiesel Glicerina cruda

Biodiesel filtrado ya refinado. No hace falta
proceso de Lavado y Secado.
Caracterización del biodiesel Se caracteriza para comparar con DS 11

Almacenamiento


Residuos Generados
Aceite usado Recepción Materias Primas Metanol e Hidróxido de Sodio

Filtrado Restos sólidos Restos de muestra con
Reactor pequeños de comida químicos
BIOLABM7

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

Restos sólidos de
Aceite usado Filtrado Reactor impurezas del aceite
BIOLABM7

Filtrado

Biodiesel Glicerina cruda

Borra seca del proceso
(metanol, NaOH, otros)
Caracterización del biodiesel

Restos de muestra con
químicos Almacenamiento


. ACEITE BIODIESEL
68,6 Kg 71,2 Kg

METANOL REACTOR
13,0 Kg

NaOH ACUMULACIÓN= 1,5 Kg GLICERINA

0,9 Kg 9,8 Kg

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


Protocolo Funcionamiento de la Planta
• Operará 2 veces por • Máximo 2 operarios.
semana. • Operarios equipados con
• Producirá 100 L (1 batch) accesorios de seguridad.
por operación. • Seguimiento de la actividad
• Tiempo de producción dentro de la Planta a través
estimado de 10 a 30 horas. de registros físicos.
• Operatividad en jornada • La operación de la Planta
diurna. será regida por el DMA y su
director(a).


Costo de Inversión Total Proyecto
Ítem Costo Inversión $

Costos de Inversión 3.500.000

Costos de Inversión Maquinarias y Vehículo 4.549.932

Costo de Inversión Equipos de Seguridad 91.640

Costos de Inversión Artículos de Limpieza 108.540

Costos de Inversión Equipos de Emergencia 69.990

Costos Servicios Básicos Operación de Planta 82.285

Costo Mantención Maquinarias y Materias Primas 683.424

Sub-total Inversión 9.085.811

Imprevistos del Proyecto al 10% del Sub-total 908.581

Costo total Inversión $ 9.994.392

Fuente: Elaboración propia, 2012.

Características Costo $

Costo de Inversión Capital Fijo 8.320.102

Costo Servicios Básicos Operación 82.285

Costo Mantención y Materias Primas 683.424

Costo Total [1] 9.085.911

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


Listado de Beneficios
Características Beneficio $

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

Promoción de la Universidad de Playa Ancha y del Departamento de Medioambiente a nivel regional y nacional en innovación, 0
tecnología y enseñanza.
Revalorización del mercado hacia las carreras de Ingeniería Civil Ambiental e Ingeniería Ambiental y sus egresados. 0

Apertura a nuevos futuros proyectos de desarrollo por parte de fondos de inversión social y tecnológica de empresas u 0
organismos estatales hacia la Universidad de Playa Ancha.

Aplicación experimental de biodiesel en vehículos de la universidad en mezclas superiores a B5, a razón de reemplazo del 1.093.824
80% de diesel en estanques de 45 lt con un precio del diesel actual de $633/ lt por 4 vehículos por mes por año.

Aplicación experimental de biodiesel en vehículos particulares de funcionarios y alumnos de la universidad en mezclas 0
superiores a B5, a razón de reemplazo del 80% de diesel en estanques de 45 lt con un precio del diesel de $633/ lt por 4
vehículos por mes por año.
Venta del 90% almacenado de glicerina cruda como materia prima, sobre un volumen total mensual de 66,4 lt, a la industria 28.800
química y farmacéutica, fábricas y artesanos, con finalidad de costear materias primas, servicios básicos y mantención
de maquinarias. Precio del litro glicerina cruda $40.
Uso de la glicerina como materia prima en futuros proyectos compatibles por parte de la Universidad de Playa Ancha o el 0
Departamento de Medioambiente.
Beneficio Total 1.122.624

Fuente: Elaboración propia, 2012.

Matriz de
Leopold del
Proyecto

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

• Prefactibilidad Técnica:

– Viabilidad del terreno y localización de la Planta.
– Ventajas educativas y productivas de unidad BIOLABM7.
– Diseño de Planta práctico y funcional cumple con D.S.
148/2003 y 594/1999.
– Baja generación de residuos en proceso productivo.


• Prefactibilidad Ambiental:

– Impacto mayormente positivo del proyecto.
– Casi nulo impacto a factores biológicos, físicos y químicos.
– Fuerte aporte al factor social de educación.
– Proyecto compatible con el ambiente, la sociedad y la
comunidad universitaria.


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

• La Planta no deberá declarar sus residuos a través del art. 84 del D.S. 148.

• La Planta deberá buscar un mecanismo de eliminación de sus residuos
almacenados.

• La ejecución del proyecto esta sometido a la inversión externa.

• El proyecto es totalmente sostenible y viable a lo largo de su vida útil.


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