Informe de la Visita a Bio4 “Planta de Producción de Etanol en base a maíz” y Bioeléctrica

Asociativismo en la producción de bioenergía (Bioetanol y Biogas)

En los últimos años la demanda de energía, la disponibilidad de materias primas para su producción y la

Ley de biocombustibles han posibilitado la creación de plantas modelos de Bioetanol y Biogás bajo la

estructura del asociativismo.

Es por ello, que un grupo de profesionales de INTA visitaron las instalaciones de la planta Bio4 y futura

planta de Bioeléctrica, en las inmediaciones de la ciudad de Río Cuarto. En la misma fuimos recibidos por

el Ing Agr. Manuel Ron, quien es uno de los socios y actual gerente de la empresa y por el Ing. Agr.

Gerardo Andreo que trabaja en Bio 4 y en la empresa Bioeléctrica.

Dicho grupo estuvo formado por:

Ing. Agr .José María Méndez, mendez.jose@inta.gob.ar, AER INTA TOTORAS

Ing. Agr. Marcos Bragachini, marcosbragachini@gmail.com, EEA INTA MANFREDI

Ing. Agr. Nicolás Sosa, sosa.nicolas@inta.gob.ar, EEA INTA RAFAELA

Lic. Melina Covacevich, mcovacevich@correo.inta.gov.ar, EEA INTA OLIVEROS

Ing. Alim. Cecilia Accoroni, caccoroni@correo.inta.gov.ar, AER INTA TOTORAS

Ing Agr. Alfredo Benito Coen, coen.alfredo@inta.gob.ar, EEA INTA VILLA MERCEDES

Dr. Alberto Acevedo, aacevedo@cnia.inta.gov.ar , CNIA INTA CASTELAR

Dr. Daniel Horacio Grasso, dgrasso@cnia.inta.gov.ar ; CNIA INTA CASTELAR

Dra. Mariana Alegre; malegre@pergamino.inta.gov.ar , EEA INTA PERGAMINO

Introducción

La empresa Bio 4 está constituida por 26 socios, los cuales tienen un porcentaje accionario que varía

desde el 1% al 20%. Sin embargo, esta diferencia de porcentaje accionario no interfiere en la toma de

decisiones del Directorio, ya que todas las opiniones se consideran de manera igualitaria. La mayoría de

ellos son productores agropecuarios a excepción del accionista Porta Hnos. que es el socio estratégico de

la empresa siendo el responsable de la tecnología aplicada en la planta, dada su gran experiencia en la

producción industrial de alcohol. Esta particularidad, permitió desarrollar la tecnología nacional en la

producción de bioetanol y reducir los costos, de modo que el proyecto sea viable. Entre otras cosas, esto

se logró aplicando control de procesos en su mayoría manual y aumentando el número de empleados. El

automatismo se limita solo a controlar procesos críticos (destilación y evaporación) demostrando que

esta empresa opto por una tecnología con baja sofisticación, pero con alta generación de puestos de

trabajo.

Características del proyecto

La empresa desde sus comienzos tuvo como objetivo lograr:

• Compromiso a agregar valor en origen al maíz de la zona que tiene aproximadamente unos 400

km de flete hasta el puerto de Rosario.

• Aportar sustentabilidad económica, social y ambiental.

• Asociar a productores de la zona.

• Construir la planta a costos nacionales, con ingeniería local, con conocimiento de proveedores

locales.

• Localizar la planta en cercanía a la ciudad de Rio IV que provee los servicios necesarios (gas,

electricidad, agua, etc.) y personal capacitado.

• Entregar la producción de bioetanol a refinerías para la mezcla con naftas, cumpliendo de este

modo con la Ley de Biocombustibles y reduciendo las emisiones de gases de efecto invernadero

a la atmosfera.

El conjunto de estas características contempladas en el proyecto determinaron que la empresa califique

para acceder a un Crédito del Bicentenario otorgado por el Banco de la Nación Argentina por

aproximadamente el 60 % del valor de la planta que en el año 2011 rondaba en los 35 M/U$S. Por lo

tanto, el financiamiento estuvo dado tanto por el aporte de los socios como por el otorgamiento del

crédito. Entre los factores contemplados se destaca el agregado de valor en origen, la creación de

nuevos puestos de trabajo, la incorporación de tecnología nacional para el desarrollo del proceso

productivo y el cumplimiento de la normativa vigente evitando la importación de bioetanol, sustituyendo

parte de la importación de naftas y la mejora continua de la gestión ambiental. Se considera que la

inversión se recuperará pasados los primeros 5 años de funcionamiento.

La empresa está planteada como una unidad de negocio de los productores. Es por ello, que cada socio

tiene prioridad de vender su maíz a la planta pero no recibe un precio mejor que un no socio. Sin

embargo, los socios siempre tienen la primicia de los negocios. Para la compra de maíz la condición

comercial es el precio del MATBA disponible o posiciones del mes de entrega menos un descuento por

contra flete de entre 15 y 20 dólares la tonelada, pudiendo variar de acuerdo a situaciones puntuales del

mercado. Cabe aclarar que el productor de Río Cuarto y localidades cercanas, que lleva su cereal al

Puerto de Rosario tiene un descuento por flete de aproximadamente 40 dólares la tonelada.

Técnicos del INTA en la presentación brindada por el Gerente de BIO 4, Manuel Ron.

Producto final: Bioetanol

El bioetanol es el producto final obtenido en la planta de procesamiento, que es un alcohol etílico,

anticorrosivo y oxigenante, de alta pureza obtenido a partir de material vegetal renovable (biomasa),

que puede ser utilizado como combustible, generalmente, mezclado con las naftas en diferentes

proporciones.

Se fabrica mediante la fermentación de los azúcares en alcohol. Estos azúcares pueden provenir de una

variedad de fuentes agrícolas, como cereales, la caña de azúcar, remolacha azucarera, patatas, otros

cultivos e, incluso materiales de desecho orgánicos. En todos los casos se transforma el almidón o

azucares complejos en azucares simples disponibles para la fermentación. Los azucares fermentados se

destilan y el agua remanente se retira logrando un alcohol de alta pureza.

En el caso de Bio 4, se utiliza maíz como materia prima y el almidón del mismo es la única parte que se

transforma, todas las otras partes del grano, grasas, proteínas y fibras quedan remanentes y forman los

llamados granos destilados (DGS) o burlanda. Estos se usan para la alimentación de vacunos, cerdos y

aves con excelentes resultados. Actualmente, la empresa lo comercializa como WDGS (Húmedo) por lo

que su uso está limitado solo a la producción bovina de carne y leche, ya que de esa forma es muy difícil

incluirlo en la ración de un monogástrico.

El dióxido de carbono (CO2) aún no es capturado en la planta de producción de etanol, durante el

proceso de fermentación del maíz, pero podría utilizarse en la industria de las gaseosas o como

refrigerante.

Capacidad instalada y puesta en marcha

La planta tiene una capacidad de procesamiento diario de 650 toneladas de maíz. Para ello, cuenta con

una capacidad de acopio de 10.000 toneladas y de almacenamiento de bioetanol de 3.750.000 litros. En

este momento la planta no tiene instalada la secadora de DGS, por lo cual existe una dependencia con el

transporte de este producto perecedero. La secadora ya esta comprada y sólo falta ser instalada.

Se considera que el 88% de los almidones del cereal son transformados en alcohol. Esto indica que a

partir de los balances de masa del proceso, se puede determinar que por cada tonelada de maíz, se

pueden obtener como máximo 400 litros de etanol. Sin embargo, con el avance de las tecnologías se

estima que esta eficiencia de conversión aumentará.

En la actualidad, tanto el balance de masa como el rendimiento de la planta se calculan diariamente. Se

obtienen entre 340 y 400 litros de bioetanol por cada tonelada de maíz procesada. Esta variabilidad se

debe, principalmente, a la materia prima. El rendimiento promedio de producción es de 250.000

litros/día, lo cual equivale a 22 camiones de alcohol despachados por día.

Litros de Etanol producidos por tonelada de Maíz

Etanol Litros/kg Litros/día Ton

Maíz/día

Maíz Bajo Almidón 340 250000 735,3

Maíz Alto Almidón 400 250000 625,0

Diferencia 60 110,3

La planta se puso en marcha en agosto del 2012 y, recién 6 meses más tarde, se logró alcanzar el

régimen de producción. Esto significa que la planta lleva funcionando más de 300 días continuos,

habiendo despachado aproximadamente 1.500 camiones de alcohol con un grado de pureza del 99,5%.

El 15 de julio se paró la producción por 30 días para realizar las tareas de mantenimiento completo de la

planta, de este modo se aseguran las condiciones para afrontar nuevamente 11 meses de trabajo sin

interrupción.

Materia prima e insumos

• Maíz: es el principal insumo y, por el momento, la única materia prima utilizada para el producir

etanol. La calidad del mismo es determinante en el rendimiento de la planta, ya que varía de 2,8

a 3,5 kg maíz/lt de etanol. Se ha notado que los maíces amarillos tipo americano tienen una

mejor performance debido a su mayor contenido de almidón y su facilidad de manipulación

durante el proceso. Dentro de los parámetros para el recibo del maíz se encuentran el

cumplimiento a las condiciones de cámara y el análisis sensorial olfativo. Este último es un

indicador de rechazo en caso de que exista presencia de mal olor. Hasta el momento no se hacen

análisis de afltoxinas, sin embargo, no han tenido problema con las mismas en el subproducto.

• Insumos biológicos: se utilizan enzimas alfa-amilasa y glucomilasa, levaduras y buffers. Estos

representan del 3 al 4 % de los costos de producción.

• Agua: debe ser de calidad, por lo tanto, es extraída a 8 km del establecimiento para que cumpla

los requisitos establecidos.

• Gas natural: es el insumo principal para la generación de energía térmica en la planta. Es por

ello, que el terreno de la planta está ubicado sobre un gasoducto. Esta ubicación estratégica se

debe a la disponibilidad de este insumo indispensable para el funcionamiento de la misma. Sin

embargo, en períodos invernales deben hacer uso de fuel oil, debido a las restricciones de uso

del gas ya que se prioriza el gas para uso doméstico ante el uso industrial. Cabe destacar que el

consumo de fuel oil incrementa significativamente los costos, con respecto al uso del gas

natural.

Proceso de producción

En el proceso de producción se aplica el sistema de molienda seca para la obtención de etanol.

Fuente: http://www.bio4.com.ar/productos_proceso-prod.php

Etapas del Proceso

1. Molienda

El proceso de molienda seca comienza con la limpieza del grano de maíz, que una vez limpio pasa a

través de los molinos que lo muelen en un polvo fino generando la harina de maíz.

2. Licuefacción

La harina de maíz es transportada hacia grandes tanques donde se la mezcla con agua y enzimas amilasa

alfa y, luego, pasa a través de las cocinas donde se licueface el almidón (pasa del estado sólido a líquido,

por lo tanto es una reacción endotérmica). A la mezcla se le agregan componentes químicos, que actúan

como buffers, para mantenerla con un pH de 7. En esta etapa se aplica calor, por lo tanto, se debe

controlar la temperatura ya que las altas temperaturas reducen los niveles de bacterias presentes en el

mosto.

3. Sacarificación

Luego, al mosto de las cocinas se lo enfría y se le agrega una enzima secundaria, llamada glucoamilasa,

para convertir las moléculas del almidón licuado en azúcares fermentables.

4. Fermentación

El etanol es producto de la fermentación. Al mosto sacarificado se le agrega levadura para fermentar los

azúcares y con ello obtener el etanol y el anhídrido carbónico. En esta etapa del proceso el mosto

permanece cerca de 48 horas. En la fermentación, el etanol conserva mucha de la energía que estaba

originalmente en el azúcar, lo cual explica que el etanol sea un excelente combustible.

5. Destilación

El mosto fermentado, ahora llamado vinaza, contiene alcohol (1%), agua y todos los sólidos no

fermentables del maíz y de la levadura. El mosto entonces es bombeado a un flujo continuo, en el

sistema de la columna de destilación, donde la vinaza se hierve, separándose el alcohol etílico de los

sólidos y del agua. El alcohol deja la columna de destilación con una pureza del 96%, y el mosto de

residuo, llamado stillage, será transferido de la base de la columna para su procesamiento como

subproducto.

6. Deshidratación

El alcohol pasa a través de un sistema de evaporadores que le quitan el agua restante, de modo que

alcance una pureza del 99,5%. El alcohol puro, sin el agua, se lo denomina alcohol anhidro.

7. Subproductos

Hay dos subproductos principales del proceso:

• anhídrido carbónico: es obtenido de la fermentación, pero aún no es procesado.

• granos destilados, húmedos y secos (DGS): se obtienen del stillage, el cual se centrífuga para

separar los sólidos suspendidos y disueltos, los cuales se concentran en un evaporador. Estos

contienen el núcleo del maíz menos el almidón. Estos granos destilados húmedos, en un futuro

cercano, serán expuestos a un sistema de secado para reducir el contenido de agua a

aproximadamente un 10/12%. Esto permite la prolongación de la vida útil del producto y el

acceso a nuevos mercados.

Instalaciones del establecimiento

El predio cuenta con 23 hectáreas y está ubicado en la periferia de la ciudad de Río Cuarto.

La planta cuenta con tres sectores definidos, sala de máquinas (generación de calor), un comedor,

laboratorio y recepción. Esta dimensionada para almacenar un stock de granos capaces de abastecer 15

días de trabajo y 15 días de producto terminado.

Sector de almacenamiento de materia prima: consta de sector de descarga y 4 silos principales para el

almacenaje de maíz con una capacidad de acopio total de 10.000 toneladas.

Sector de producción: consta de dos molinos a martillo, tanques de: mezclado, licuefacción,

sacarificación y fermentación, intercambiadores de placas y tubos, tres torres de destilación (dos simples

y una compuesta) y tres evaporadores.

Sector de producto final: cuenta con tanques de almacenamiento de bioetanol, playa de carga del

biocombustible y playa de carga del DGS. Se despachan alrededor de 19 camiones por día del

subproducto (burlanda húmeda) con destino a feed loot y tambos, constituyendo un 30 a 35% de la

dieta.

Vista del equipo de fermentación

Vista lateral de la planta

Vista superior de sector de evaporadores

Vista de torres de destilación

Vista frontal de evaporador

Vista frontal de tanques de almacenamiento

de bioetanol

Situación del sector de Bioetanol en base a Cereales en Argentina (Instaladas y por instalar)

Empresa Ubicación Inicio de actividad

Ton Molienda/año Bioetanol

Subproductos WDGS o DDGS

Toneladas subproducto

Toneladas de subprod en DDGS equiv.

2012

BIO 4 SA RIO CUARTO

(CBA) ago-12 210.000 82.500 M3 WDGS175 a 200.000

Ton/año 69.300

PORTA SA CORDOBA

(CBA) ene-12 100.000

0 M3

(ALCOHOOL DE CONSUMO HUMANO)

DDGS y WDGS para el que le

pide33.000 ton/año 33.000

VICENTIN AVELLANEDA (STA. FE) sep-12 125.625 50.000 M3

WDGS(PROXIM.

DDGS)119.000 ton/año 41.456

2013

PRO MAIZ (AGD Y BUNGE)

ALEJANDRO ROCA ago-13 352.000 140.000 M3 WDGS Y DDGS

335.000 o 116.000 Ton/año 116.160

DIASER SAVILLA

MERCEDES (SL) nov-13 210.000 82.500 M3 WDGS y luego DDGS

175 a 200.000 Ton/año 69.300

2014

ACA BIO.VILLA MARIA

(CBA) ene-14 400.000 160.000 M3 ? 130.000 Ton/año 132.000

BIOSANFE S.A.

ALCORTA (STA FE) feb-14 250.000 100.000 M3 ? 82.500 Ton/año 82.500

BIOTERAISANTIAGO DEL

ESTERO o SANTA FE o CBA

oct 2014 281.000 121.000 M3 ? 99.825 Ton/año 92.730

2015

INDAGROLAS LAJITAS

(SALTA) 2015 210.000 82.500 M3 WDGS Y DDGS 68.062 Ton/año 69.300

BALBABIO JUNIN (BS. AS.) mar-15 262.500 105.000 M3 ? 86.625 Ton/año 86.625

TOTAL CEREALES AL 2015 2.401.125 923.500 M3 792.371

TOTAL CAÑA DE AZUCAR/AÑO 370.000 M3

Bioeléctrica: Generación de Electricidad y Biomasa

Es una empresa dedicada a la producción de energía eléctrica y energía térmica mediante el

proceso de la producción de biogás y está constituida por aproximadamente 34 socios, muchos de

los cuales son productores y accionistas de Bio 4. En la actualidad la planta está en la etapa

constructiva. La misma está diseñada para generar 1 Mw de energía eléctrica y 1 Mw de energía

térmica, lo cual equivale a la energía requerida para abastecer a 3.000 habitantes.

El principal objetivo de Bioeléctrica es generar energía eléctrica para venderla a la red. Sin

embargo, en momentos puntuales del año estaría integranda a Bio 4. Esta empresa generaría un

cuarto del total de gas consumido por Bio4 y, además, la tercera parte del total de energía

eléctrica (3 Mw es lo que consume Bio 4).

Los biodigestores serán instalados a unos 800 metros de la planta de etanol de Bio 4, dicha

ubicación estratégica se debe a que una planta puede ser proveedora de la otra y viceversa. Esta

nueva planta puede ser proveedora de gas o electricidad. Además, la planta puede aprovechar

parte de la energía térmica de la planta de biogás y el agua caliente de la refrigeración de los

motores de generación eléctrica.

La tecnología e ingeniería del biodigestor fue comprada a la firma Killer y Fisher proveniente de

Alemania, donde posee alrededor de 140 plantas instaladas. Para cumplir con las indicaciones de

la empresa se están construyendo dos biodigestores de las siguientes dimensiones: el primario de

18 m de diámetro por 18 m de altura y el secundario de 26 m de diámetro por 6 de altura.

La planta está diseñada para recibir como materia prima un 90% de silo de maíz picado fino, más

un 10% de desechos de tambos y producir energía térmica y energía eléctrica. La cantidad de maíz

a procesar es de 500 hectáreas aproximadamente.

El departamento de I+D de la empresa está trabajando en la producción de energía en base a

biomasa. Desde hace 5 años el grupo está evaluando la caña de castilla. También, se evalúa la

posibilidad de utilizar la burlanda, subproducto de la producción de etanol a base de maíz, como

sustrato para la biodigestión. Además, dicho departamento de Investigación y Desarrollo tiene

previsto estudiar y trabajar en el etanol de segunda generación.

Grupo de técnicos de INTA que realizaron la visita.