obtencion combustibles

Perspectivas de la Produccin de Biocombustibles en Colombia: Contextos Latinoamericano y Mundial

CARLOS ARIEL CARDONAUniversidad Nacional de Colombia sede ManizalesUniversidad Nacional de Colombia sede Manizales,

Plantas Piloto de Biotecnologa y AgroindustriaConsultor Programa Mundial de Bioenerga y Seguridad Alimentaria FAO-Roma

FORO MOVILIDAD SOSTENIBLE UNA CONSTRUCCIN MULTIDISCIPLINARIA

UNIVERSIDAD NACIONAL UNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIA SEDE MANIZALESDE COLOMBIA SEDE MANIZALES

GRUPO DE INVESTIGACIN EN PROCESOS QUIMICOS GRUPO DE INVESTIGACIN EN PROCESOS QUIMICOS CATALITICOS Y BIOTECNOLOGICOS (PQCB)CATALITICOS Y BIOTECNOLOGICOS (PQCB)

BIOENERGY AND FOOD BIOENERGY AND FOOD SECURITY PROGRAMSECURITY PROGRAM

Contenido:

1. Por qu los biocombustibles?2 Herramientas tcnicas de anlisis y2. Herramientas tcnicas de anlisis y

discusin.3 Programa BEFS de la FAO3. Programa BEFS de la FAO.4. Perspectivas reales de desarrollo.5 Conclusiones5. Conclusiones




EL MUNDO CONSUMIDOR DE ENERGA

Por qu los biocombustibles?

EL MUNDO CONSUMIDOR DE ENERGA





Disminucin de impacto ambiental causado por el transporte




Impacto positivo en zonas rurales


Impacto positivo en zonas rurales




C l ti


Cmo encarar el consumo energtico creciente

U l i bl l tit l d lUna solucin renovable la constituye el uso de laenerga solar en forma de biomasa (bioenerga),que est representada en los mater ia leslignocelulsicos y los cultivos ricos en energa. Seexplotan fuentes de energa alternativas y lareduccin neta de los gases contaminantes.reduccin neta de los gases contaminantes.Adicionalmente, la utilizacin de biocombustiblestiene efectos econmicos y sociales importantes,aunque existe una discusin sobre si estos efectosaunque existe una discusin sobre si estos efectosson verdaderamente posi t ivos y masivos.




Cardona C.A., Snchez O.J. (2006). Energy

Ventajas del etanol como aditivo de la Por qu los biocombustibles?

gasolina Mayor contenido de oxgeno (menor cantidad de aditivo requerido)

Alto nmero de octano, reduce ms las emisiones de monxido de carbono y no contamina las fuentes de agua.

En comparacin con el metanol, el etanol es menos higroscpico, tiene un calorEn comparacin con el metanol, el etanol es menos higroscpico, tiene un calor de combustin mayor y un menor calor de vaporizacin, y lo ms importante, es mucho menos txico. Adicionalmente, el acetaldehdo formado durante la oxidacin de etanol y que es mucho menos peligroso que el formaldehdoproducido durante la combustin del metanol,

El bioetanol contribuye a disminuir las importaciones de gasolina o petrleo, reduciendo el impacto de las subidas recurrentes del precio del petrleo en un contexto de disminucin de las reservas nacionales.

Snchez O.J., Cardona C.A. (2008). Produccin de Alcohol Carburante: Una Alternativa para el Desarrollo Agroindustrial. Universidad Nacional de Colombia: Manizales. 386 p.





Ventajas del etanol como aditivo de la

Su empleo favorece el aprovechamiento de materias

jgasolina

Su empleo favorece el aprovechamiento de materiasprimas y recursos renovables nacionales como la caa deazcar, la yuca, el sorgo, etc., incluyendo adems la grancantidad de residuos lignocelulsicos que tienen posibilidadcantidad de residuos lignocelulsicos que tienen posibilidadde transformarse en alcohol etlico.

Puede posibilitar que se fomente el comercio y el empleo enPuede posibilitar que se fomente el comercio y el empleo enlas zonas rurales deprimidas contrarrestando la migracinhacia los centros urbanos. Una de las principalesconsecuencias es el aumento en el valor que reciben losconsecuencias es el aumento en el valor que reciben losproductores de bienes bsicos agrcolas por su produccin,lo cual tambin tiene efectos sobre el costo vida.




Desventajas


j Su produccin es ms costosa. La gasolina mezclada con etanol conduce la electricidad y su presin de

vapor de Reid (RVP) es ms alta, lo que implica una mayor volatilizacin quevapor de Reid (RVP) es ms alta, lo que implica una mayor volatilizacin quepuede contribuir a la formacin de ozono y de smog.

La tendencia a que se formen dos fases lquidas en presencia de agua: unafase acuosa con presencia de etanol y otra fase orgnica que contiene loshidrocarburos que componen la gasolina.q p g

El etanol es altamente corrosivo, lo cual es funcin del contenido de agua. En el caso del etanol producido por el sector azucarero, existe el riesgo de

que en dependencia de la coyuntura del mercado interno y externo del azcarlos ingenios azucareros puedan optar por la disminucin de la produccin deg p p p petanol cuando los precios del azcar sean especialmente altos en el contextointernacional.

Otro de los grandes temores cuando se implementa un programa deoxigenacin de la gasolina con etanol es la presin que puede generar sobrel i d l li t l i d l t i i llos precios de los alimentos relacionados con las materias primas para laproduccin de etanol, como por ejemplo el azcar, la panela y el maz.

Considerando los impactos ambientales, se ha expresado cierta preocupacinpor el hecho de que el uso de etanol en mezclas con combustibles aumentalos niveles de aldehdos en comparacin con la combustin de la gasolina




los niveles de aldehdos en comparacin con la combustin de la gasolinaconvencional.

Ventajas del Biodiesel en ColombiaPor qu los biocombustibles?

Debido a que no contiene azufre, no se producen sus xidosdurante la combustin. Su mezcla con el ACPM disminuye losyniveles de azufre de ste ltimo, y en el caso Colombiano, podraevitar la necesidad de instalar plantas de desulfurizacin de altocosto para el diesel [Cmara de Representantes, 2005].

La emisin de material particulado se reduce en un 65% conLa emisin de material particulado se reduce en un 65% conrespecto al diesel. [Bohrquez y Gonzalez, 2004]

Mayor viscosidad que el diesel, que alarga la vida del motor. El elevado contenido de cido palmtico (saturado) en el ster de la

l h di d d i f i l d tpalma, hace prever un ndice de yodo inferior a los dems steres(colza, girasol, soja, higuerilla), lo que reduce la tendencia a laformacin de depsitos, aumenta su estabilidad y garantizacumplimiento de normatividad ms severas sobre biocombustibles.

Una sustitucin del 30% de ACPM por biocombustible en Colombia,requerira unas 270000 nuevas hectreas de aceite de palmacultivada, lo que implicara cerca de 70000 empleos directos.




Desventajas del Biodiesel


Desventajas del Biodiesel Incremento en las emisiones de xidos de nitrgeno (NOx). [Fukuda

et al., 2001; Lotero et al. 2005, Cardona et al.2008]Problemas de fluidez a bajas temperaturas Acentuadas si es de Problemas de fluidez a bajas temperaturas. Acentuadas si es dehiguerilla (inferiores a 0C) [Bohrquez y Gonzalez, 2004].Restricciones de exportacin.

Dependencia del metanol ya que el etanol a pesar de ser unaDependencia del metanol ya que el etanol a pesar de ser unaopcin vlida no puede competir como materia prima ybiocombustible a la vez.

Vinculacin de la Palma al desplazamiento y ataque de la selva. Incompatibilidad con algunos plsticos y cauchos. Poder calorfico inferior al del diesel.





Mesa, J. (2007). Biodiesel de palma, una realidad en Colombia




Requerimiento de hectreas de palma en


Requerimiento de hectreas de palma en produccin por ao y porcentaje de mezcla

450000

300000

350000

400000

200000

250000

H

e

c

t

r

e

a

s 5%10%15%20%

100000

150000

0

50000

2007 2010 2015 2020

Ao




Programas para la utilizacin de alcohol carburante en varios pases.


pPas Materia prima para

la produccin de etanol

Contenido de etanol en las mezclas con gasolina, % (vol.)

Observaciones

Brasil Caa de azcar 24% Programa ProAlcool; se emplea tambin el alcohol hidratado como sustituto total de la gasolinahidratado como sustituto total de la gasolina

EUA Maz 10% Oxigenacin obligatoria de la gasolina en las ciudades ms contaminadas; incentivos tributarios; algunos estados han prohibido el uso de MTBE; mezclas E85 disponibles

Canad Maz, trigo, cebada 7,5-10% Incentivos tributarios; programas provinciales destinados a cumplir el Protocolo de Kyoto

Colombia Caa de azcar 10% Se inici en noviembre de 2005; exencin total de impuestos

Espaa Trigo, cebada - Etanol usado para la produccin de ETBE; es ibl l l di d l liposible la mezcla directa de etanol con gasolina

Francia Remolacha azucarera, trigo, maz

- Etanol usado para la produccin de ETBE; es posible la mezcla directa de etanol con gasolina

Suecia Trigo 5% Mezclas E85 tambin disponibles; no se produce ETBEETBE

China Maz, trigo Uso del etanol en perodo de prueba para las regiones centrales y nororientales

India Caa de azcar 5% Mezclas con etanol obligatorias en nueve estados

Tailandia Yuca, caa de 10% Todas las estaciones de servicio en Bangkok deben




azcar, arroz vender mezclas con etanol; mezclas obligatorias con etanol a partir de 2007

Especulaciones Los biocombustibles son excelente para el medio

ambiente Los biocombustibles afectan la seguridad alimentaria Los biocombustibles son el mejor negocio En Colombia las materias primas deben ser. La tecnologa hind es la mejor

L i f tili t d d l i Las vinasas son fertilizantes adecuados para los mismoscultivos bioenergticos

Las instalaciones de cualquier capacidad sernLas instalaciones de cualquier capacidad sernrentables

Los biocombustibles tienen slo implicaciones socialesi i




positivas

ARGUMENTOS TCNICOS Y ANALTICOS, Herramientas tcnicas de anlisis y discusin.

UNA NECESIDAD




Nueva herramienta para apoyar decisiones, disear e innovar

Herramientas tcnicas de anlisis y discusin.

disear e innovar

Informacin Informacin deInformacin Secundaria

Reportes

Informacin de Campo

Recoleccin de i f i

Simulaciones

Composicin d l t i Documentos

Investigacionesinformacin en el pas

Tecnologas disponibles en

de las materias primas

Simulaciones usando eldisponibles en

el pasusando el paquete comercial Aspen Plusp





Metodologa (II)

Jacaranda ModELL-R GAMS MatLab DelphiSimulaciones Delphi Octave Polymath

H

Simulaciones

Hysys Superpro Designer





Metodologa (III) Costo de capital

C t d i Costo de operacin Requerimiento energtico Parmetros clave para seleccionar la mejor tecnologa

ServiciosServicios Energa disponible Nivel tecnolgico Mercado

I t i l Impacto social

ResultadosResultados




Evaluacin del Costo de Produccin de las


Materias Primas para la Obtencin de Biocombustibles

Produccin de melazas de caa de azcar Produccin de jugo de caa de azcar Produccin de sorgo dulce Produccin de remolacha azucarera Produccin de yuca Produccin de aceite de palma Produccin de aceite de higuerilla Produccin de aceite de higuerilla Produccin de aceite de Jatropha Produccin de aceite de soya




C t I l d l C lti


Costos Involucrados en el Cultivo Costos agronmicosg

Costo de siembraCostos de sostenimientoCostos de sostenimientoCosto de cosechaCosto de fertilizacinCosto de fertilizacinCosto de irrigacin




Costos de Produccin de las M i P i


Materias Primas Transporte de las materias primasp p Servicios requeridos en las produccin de las

materias primasp Composicin de las materias primas

Esquemas de proceso para la obtencin deq p plas materias primas Consumo energtico Costos de operacin Tecnologas disponibles




ComposicindelaCaadeAzcar


Componentes Componente de referencia Fraccin msica

Celulosa Celulosa 0.0765

Fructosa Fructosa 0.0050

p

Glucosa Glucosa 0.0080

Grasas Glicerol 0.0020

Hemicelulosa Hemicelulosa 0.0566

Lignina Lignina 0.0199

Protena Lisina 0.0040

Sacarosa Sacarosa 0.1380

Agua Agua 0.6710

Otros azcares (no fermentables) Rafinosa 0.0050

Other reducing substances Rafinosa 0.0070

cidos orgnicos cido ctrico 0.0020

Ceniza Ceniza 0.0050

Fuentes: (Andrade, Ferrari Jr. et al. 2004; Surez and Morn 2005; Snchez and Cardona 2008).




( )

C i i d l Y


Component Componente de Fraccin

ComposicindelaYuca

es referencia msica

Agua Agua 0.698

Almidn Almidn 0.220

Azcares Glucosa 0.051

Protena Lisina 0.011

Grasas Glicerol 0.004

Fibra Celulosa 0.011

Ceniza Ceniza 0.005




Ceniza Ceniza 0.005Fuente: (International Starch Institute 1999; Cardona, Snchez et al. 2005; Snchez and Cardona 2008).

Composicindelaceitedepalma


Componentes Componente de

referencia

Fraccin

msica

p p

cido laurico en la estructura del TG Trilaureato 0.001

cido mirstico en la estructura del TG Trimiristato 0.010

Acido palmtico en la estructura del TG Tripalmitato 0 428Acido palmtico en la estructura del TG Tripalmitato 0.428

cido esterico en la estructura del TG Triestearato 0.045

cido oleico en la estructura del TG Trioleina 0.405

cido linoleico Trilinoleina 0.101

cidos grasos libres cido oleico 0.002



BIOENERGY AND FOOD BIOENERGY AND FOOD SECURITY PROGRAMSECURITY PROGRAMFuente:(MaandHanna1999;Gutirrez2008).

SeparacinTecnologas

Snchez O.J., Cardona C.A. (2007).


Materias Biotransformacin

Pretratamient

Destil. por Cambio de

Presin

Tratamiento de Efluentes

Evaporacin

Bioresource Technology,

Prima

Caa de Azcar

Fermentacin Convencional

Fermentacin

Pretratamiento

MoliendaCl ifi i

Destilacin AzeotrpicaDestilacin

Evaporacin Incineracin

EvaporacinAzcar

Melazas de Caa

Fermentacin con Clulas

Inmovilizadas

ClarificacinMolienda en

Humedo

Destilacin ExtractivaDestilacin Ext Salina

Fertilizacin

Irrigacin

Jugo de Caa

Fermentacin Extractiva

Hidrlisis cida

Hidrlisis

Ext. SalinaDestil. con

MembranasDigestin

Anaerbica

Yuca SSFHidrlisis

EnzimticaMolienda en

S

Tamices Moleculares

Pervap

Lodos Activados




Seco Pervap.

SeparacinCaso Base


Materias Biotransformacin

Pretratamient

Destil. por Cambio de

Presin

Caso BaseTratamiento de Efluentes

EvaporacinPrima

Caa de Azcar

Fermentacin Convencional

Fermentacin

Pretratamiento

MoliendaCl ifi i

Destilacin Azeotrpica

Destilacin

Evaporacin Incineracin

EvaporacinAzcar

Melazas de Caa

Fermentacin con Clulas

Inmovilizadas

ClarificacinMolienda en

Humedo

Destilacin ExtractivaDestilacin

Fertilizacin

Irrigacin

Jugo de Caa

Fermentacin Extractiva

Hidrlisis cida

Hidrlisis

Ext. SalinaDestil. con

Membranas

Digestin Anaerbica

Yuca SSFHidrlisis

EnzimticaMolienda en

S

Tamices Moleculares

Lodos Activados




SecoPervap.

Tecnologas para la Produccin de


Bi t f i

Tecnologas para la Produccin de Biodiesel

Tratamiento

Materias

Biotransformacin

Transesterific. ConvencionalPretratamient

Separacin

Destilacin l V

Tratamiento de Efluentes

Alimento A i lMaterias

PrimaAceite de

Palma

Reaccin Extractiva

o

Esterilizacin

al Vaco

Separadores

Animal

PropanodiolPalma

Reactor Cavitacional

Molienda Agentes Sorbentes

Aditivo tensoactivo




Caso Base


BiotransformacinSeparacin

Caso Base

Tratamiento d Efl t

Materias

Transesterific. Convencional

R iPretratamient

Destilacin al Vaco

de Efluentes

Alimento AnimalMaterias

PrimaAceite de

Palma

Reaccin Extractiva

Reactor

o

EsterilizacinSeparadores

Agentes Propanodiol

AditiPalma Reactor Cavitacional

Molienda Sorbentes Aditivo tensoactivo




Posibilidades para la produccin de etanol a partir de biomasaBagazo

PRETRATAMIENTO REACCIN SEPARACIN TRATAMIENTO DE EFLUENTES

10 6 7 5

cido diluido Saccharomyces cerevisiae Destilacin al vaco Reciclaje de vinazas

Explosin a vapor Zymomonas mobilis Destilacin azeotrpica Evaporacin de vinazas

Hidrlisis alcalina Hidr. y fermn. separadas Destilacin extractiva Incineracin de vinazas

Agua lquida caliente Sacarif. y fermn. simultneas Adsorcin con tamices mol. Digestin anaerbica

Solventes Sacarif. y co-fermn. simultn. Pervaporacin Cogeneracin




Fermentacin de pentosas Fermentacin extractiva

SFS acoplada con PV

Esquema de Proceso de la Obtencin de Jugo, M l d C Al h l


Melazas de Caa y Alcohol




Esquema de Proceso de la Extraccin de Aceite


de Palma





Procedimiento de Simulacin

Simulador de procesos: Aspen Plus Enfoque secuencial modular con ecuaciones orientadasEnfoque secuencial modular con ecuaciones orientadas

a elementos Generacin de software propio Uso de toda la base terica y cientfica posible




Procedimiento de Sim lacin


Procedimiento de Simulacin

Anlisis de la destilacin mediante mtodos cortos ymodelos rigurosos usando software diseado por elgrupo de investigacingrupo de investigacin

Clculo de los coeficientes de actividad de las faseslquidas mediante los modelos NRTL y UNIFAC

Desarrollo de la base de datos de propiedades de loscomponentes involucrados en la simulacinEnfoque cintico para la descripcin de las reacciones de Enfoque cintico para la descripcin de las reacciones defermentacin y transesterificacin




Planta de Produccin de Jugo de Caa de Herramientas tcnicas de anlisis y discusin.

Azcar4-JUICER

9-LIM E 12 VVENT

1-HEATEX

10-SULFI1-CANE

2-WATER

3-CANE

5-BAGASS

OVERLIM I

8-SULM JU

9 LIM E

1 HEATER

11-SULFI

13-SULFI

12-VVENT

14-JUICE

CLARIFIE

24-BVAPO

23-JUICE

6-M JUICE5

1A-WASH

3-RECICL

2-M ILLSULFITAT

7-SO21-HEATER

FLASHTAN15-SLUDG

1-M IXER

15-WATER 15-BAGA

25-BVAPO

8-VAFILT

17-CACHA

16-MSLUD

19 PHOAC

17-FILTE

9-CLARIF

20-FLOCU

19-PHOAC




22-JFILT

Plantas de Produccin de Melazas de Caa Herramientas tcnicas de anlisis y discusin.

de Azcar

1-EVAPOR

26-VAP1

2-HEATEX 2-EVAPOR

29-VAP2

3-HEATEX 3-EVAPOR

32-VAP3

4-HEATEX 4-EVAPOR

35-VAP4

5-HEATEX 5-EVAPOR

38-VAP5

2-COOLER

39-COND5

26-C1JUIADJP3

28-C1JUI 31-C2JUI34-C3JUI

ADJP4 35-C4JUI

37-C4JUI

ADJP5

23-JUICE

ADJP1 ADJP2ADJP3

27-COND1

29-C2JUI 32-C3JUI

30-COND2

33-COND336-COND

36-COND4

1-COOLER38-SYRUP





Plantas de Produccin de Melazas de Caa de Azcar

6-HEATEX

A-COOKER

43-VCOOK40-BVAPO

3-COOLER

44-CONDE

B-COOKER

49 VCOOK

4-COOLER

50-CONDE

C-COOKER 5-COOLER

56-CONDE

57-SUGAR

42-SYRUP

A-CENTRI7-HEATEX

46-BVAPO

48-HON-A

49-VCOOK

B-CENTRI

8-HEATEX

52-BVAPO

54-HON-B

55-VCOOK

C-CENTRI

38-SYRUP

44-CSYRU

41-BVAPO HONEY-A

47-BVAPO

50-CHO-A

HONEY-B

53-BVAPO

54 HON B

56-CHO-B

MOLASSE

45-SUGAR 51-SUGAR

2-M IXER




RAWSUGAR

Planta de Produccin de bioetanolPlanta de Produccin de bioetanol




Proceso Convencional de Obtencin de


Proceso Convencional de Obtencin de Biodiesel (I)

4-14

TANKPALM

INT1

5-1 6

1

3-1

4-2

5

ESTERIFI

DECANT1INT2Methanoll

8

2

7

TRANSES1TMEZCLA

MIX1H2SO4

14

11-1

129

10

10-1 10-2 11

TMEZCLA2

MIX2INT3

DECANT2

DIV1NaOH

Methanol13

10-3

15

TRANSES2




15-115

MIX3

INT4

16

Proceso Convencional de Obtencin de Biodiesel (II)


TANKGLIC

27

water

30

31

Methanol

Biodiesel (II)

14

26

NEUTRALI

DECANT5

28

29 FLASH

32

8

18

22

19

B3

water

Glycerol

17

25

20

21

DECANT3 B3

DECANT4

23

TANLAVAD

DRY

Biodiesel




24


Resultados de Simulacin Procesos simulados

Produccin de Jugo Produccin de melazas Produccin de yucaProduccin de yuca Produccin de aceite de palma Produccin de etanol a partir de caa de azcar

Produccin de etanol a partir de melazas Produccin de etanol a partir de melazas Produccin de etanol a partir de yuca Produccin de biodiesel a partir de aceite de

palmapalma Generacin y clculo de propiedades

faltantes





Resultados de Simulacin

Procesos simulados Procesos simulados Jugo de caa para obtener etanol Melazas de caa para obtener etanolp Yuca para obtener etanol Aceite de palma para obtener biodiesel

Generacin y clculo de las propiedades faltantes Datos de balance de materia y energa

C Composicin y caractersticas de las corrientes de proceso




Criterios de comparacin


Criterios de comparacin

Costo de las materias primasp Propiedades y caractersticas de las corrientes

de proceso Simulacin del proceso de obtencin de la Simulacin del proceso de obtencin de la

materia prima Tecnologas para la obtencin de etanolg p Tecnologas para la obtencin de biodiesel Tecnologas disponibles en el mercado

G d d d d l l Grado de madurez de las tecnologas Nivel de tecnologa disponible para la fabricacin

de equipos en cada pasUNIVERSIDAD NACIONAL UNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIA SEDE MANIZALESDE COLOMBIA SEDE MANIZALES



de equipos en cada pas

Seleccin de tecnologas con base en:


Seleccin de tecnologas con base en:

Disponibilidad Alta eficiencia Rendimientos Selectividad Impacto ambientalp Desempeo econmico Facilidad de transferencia tecnolgicag Impacto social Seguridad alimentaria




Seguridad alimentaria

46

Configuraciones recomendadas a la industria




47





48





Impactos ambientales potenciales de salida por masa de producto para efluentes (etanol anhidro)


p p ( )

Categoras toxicolgicas locales: HTPI potencial de toxicidad humana por ingestin, HTPE potencial de toxicidad humana por inhalacin o exposicin drmica, TTP potencial de toxicidad terrestre, ATP potencial de toxicidad acutica.

Categoras atmosfricas globales: GWP potencial de calentamiento global, ODP potencial de empobrecimiento de la capa de PCOP t i l d id i f t i f i d AP t i l d idifi i d ll i idozono, PCOP potencial de oxidacin fotoqumica o formacin de smog, AP potencial de acidificacin o de lluvia cida.

Caso base: Molienda de caa, acondicionamiento de jugo, clarificacin de jugo, esterilizacin de jugo, cascada de dos CSTR en serie con recirculacin de clulas (fraccin de purga de biomasa celular: 0,3), Z. mobilis como microorganismo de proceso,

destilacin para concentracin y rectificacin de etanol y adsorcin con tamices moleculares como mtodo de deshidratacin. Alternativa 1: Caso base pero con tres etapas de CSTR en serie. Alternativa 2: con destilacin extractiva usando etilenglicol como mtodo de deshidratacin. Alternativa 3: con deshidratacin por pervaporacin. Alternativa 4: con fermentacin extractiva para la




remocin in situ de etanol; incluye una columna de destilacin adicional para la recuperacin del solvente (n-dodecanol).

Potencial de impacto ambiental para la d i d bi di l


produccin de biodiesel




REDUCCIN DE EMISIONES CONTAMINANTES EN DOS DIFERENTES MEZCLAS DE ETANOL-GASOLINA


DOS DIFERENTES MEZCLAS DE ETANOL-GASOLINA.

Emisin Mezclas E10 Mezclas E85

Monxido de carbono Disminucin de 25-30% Disminucin de 25-30%(CO)

Dixido de carbono (CO2) Disminucin neta de 10% Disminucin neta de hasta 100% (E100)

xidos de nitrgeno Incremento o disminucin de 5% Disminucin hasta de 20%xidos de nitrgeno (NOx)

Incremento o disminucin de 5% Disminucin hasta de 20%

Compuestos orgnicos voltiles

Disminucin de 7% Disminucin de 30% o ms

Di ido de a fre (SO ) Dismin cin Dismin cin significati aDixido de azufre (SO2) y material particulado

Disminucin Disminucin significativa

Aldehdos Incremento de 30-50% (insignificante con convertidores catalticos)

Datos insuficientes

Compuestos aromticos (benceno y butadieno)

Disminucin Disminucin mayor al 50%

Fuente: Canadian Renewable Fuels Association [8].




Impacto del Biodiesel en las Emisiones de


Impacto del Biodiesel en las Emisiones de combustin

EMISION HC no CO NOx Material SulfatosMEZCLA quemados

xParticulado

B100 -67% -48% +10% -47% -100%B100 -67% -48% +10% -47% -100%

B20 -20% -12% +2% to2%

-12% -20%-2%




Emisiones de CO2 dentro del ciclo de id d l bi di l [C tt t l 2004]


vida del biodiesel [Carraretto et al., 2004]




Diseo de Planta


Fermentor

Steam generator

Separation and dehydration unit




Pl t il t l bt i d bi di lPlanta piloto para la obtencin de biodieselpor extraccin reactiva (solicitud de patente tramitada)




Plantas Piloto de Biotecnologa y Agroindustria (PPBA)


Agroindustria (PPBA)




El famoso ensayo...Herramientas tcnicas de anlisis y discusin.




Transferencia de tecnologa

Apropiacin de tecnologas para la transformacin de la produccin agrcolaproduccin agrcola

Comunidades rurales asociadas a la produccin de panela (Supa Caldas)panela (Supa, Caldas)

Introduccin de cepas de caa de mayor productividadF i t i Formacin en competencias agroindustriales (Colegio Agropecuario Obispo)




Bioenergy and Food Security programPrograma BEFS de la FAO.

BEFS, FAOEl Proyecto BEFS analiza los nexos entre bioenerga y seguridad alimentaria El acelerado desarrollo de la bioenerga producir diversas repercusionesen la seguridad alimentaria. Los efectos sern especficos del contexto,dependern del potencial de biomasa, las caractersticas del pas y latecnologa Puede aumentar la competencia por los recursos de tierras ytecnologa. Puede aumentar la competencia por los recursos de tierras yagua, y una de las muchas posibles consecuencias puede ser que subanlos precios de los alimentos y sean menos estables. La bioenergatambin puede proporcionar opciones para dar apoyo al desarrollo rural eincrementar los ingresos agrcolas.

El Proyecto BEFS analiza los riesgos y las oportunidades que representala bioenerga y cmo podra repercutir en la seguridad alimentaria de losla bioenerga y cmo podra repercutir en la seguridad alimentaria de lospases asociados.

BEFS investors: FAO and GTZBEFS P t C b di P T i d Th il d




BEFS Partners: Cambodia, Peru, Tanzania and Thailand

Programa BEFS de la FAO.

El Proyecto BEFS tiene como objetivo incorporar la seguridadalimentaria en las evaluaciones nacionales y subnacionales delpotencial bioenergtico, a travs de tres principales pilares depotencial bioenergtico, a travs de tres principales pilares deactividad:Elaboracin de un marco terico y analtico del nexo entre bioenerga yseguridad alimentaria, y suministro de orientacin metodolgica, para los

i d (f 1)pases asociados (fase 1)

Estimacin del potencial bioenergtico y anlisis de las consecuencias parala seguridad alimentaria en las situaciones especficas del contexto nacionalg py subnacional (fase 2)

Fortalecimiento de capacidades institucionales, transferencia deconocimientos e intercambio de informacin entre los sectores pblico yconocimientos e intercambio de informacin entre los sectores pblico yprivado (fase 3)




Bioenerga y seguridad alimentaria

Programa BEFS de la FAO.

La bioenerga podra ofrecer oportunidades positivas para


La bioenerga podra ofrecer oportunidades positivas paracontribuir a un mayor bienestar de la poblacin rural. Asmismo, algunos tipos de desarrollo de la bioenerga podrancomprometer la seguridad alimentaria y producir daosp g y pambientales. El desarrollo del sector requerir que el gobiernopreste especial atencin a las cuestiones ambientales y a laseguridad alimentaria.Si bien existen muchos nexos entre la biomasa agrcolatradicional y la seguridad alimentaria, el acelerado desarrollode los biocombustibles lquidos para el transporte puedeproducir los mayores efectos inmediatos en la seguridadproducir los mayores efectos inmediatos en la seguridadalimentaria.




Bioenerga y seguridad alimentariaPrograma BEFS de la FAO.


Se prev que los principales productores, como Brasil, los EstadosUnidos la Unin Europea y el Canad reduzcan la exportacin deUnidos, la Unin Europea y el Canad reduzcan la exportacin deproductos alimentarios bsicos (cereales o semillas oleaginosas) oque incrementen las importaciones de biocombustibles, o ambascosas.L bi b tibl l id bt id d lti li t i Los biocombustibles lquidos obtenidos de cultivos alimentariospueden producir efectos diferentes en la seguridad alimentaria quelos modernos sistemas de bioenerga a base de lignocelulosa omateriales de desecho.

La competencia por ms tierras agrcolas y recursos hdricosdirigidos a la produccin de biocombustibles puede hacer subir losprecios de los alimentos y restarles estabilidad, y los pasesimportadores de alimentos y energa podran afrontar algunosp y g p ggraves retos con el paso del tiempo.

Es necesario entender mejor las posibles consecuencias delaumento de la produccin y la demanda de bioenerga en laseguridad alimentaria




seguridad alimentaria.

BEFS Analytical FrameworkPrograma BEFS de la FAO.

Fed with COUNTRY SPECIFIC DATA 1. Biomass Potential agricultural and environmental impact

2. Biomass Supply Chain

5. Household

l l

Household socio-economic impact

Bioenergy Food

Security

Chain Production

Costs

level Food

Security

economic impact Security technological andindustrial impact

3. Agriculture

Markets Outlook

4. Economy wide

Effects




National and international socio-economic impacts

Outlook

ALTO CONSUMO OPORTUNIDADES PARA NUEVOS PRODUCTORES

Perspectivas reales de desarrollo.

CCC conference




13th May 2007

Colombia en el contexto latinoamericano yPerspectivas reales de desarrollo.

Colombia en el contexto latinoamericano y mundial

En el Tratado de Libre Comercio (TLC) se establece que losbiocombustibles no pagarn aranceles y Colombia cuenta con una lalegislacin favorable, precios controlados y exencin de impuestos.

Sin embargo la realidad es que la disminucin de reservas de petrleo delSin embargo, la realidad es que la disminucin de reservas de petrleo delpas obligar a un mayor consumo de biocombustibles en los prximosaos y una limitacin al potencial exportador.

Existe una situacin que poco ha sido estudiada pero que Colombia debeanalizar desde ya y es cmo a futuro la petroqumica ser reemplazada pory y p q p pla alcoholqumica y la oleoqumica, lo que generar competencias internascon los biocombustibles.

Estados Unidos impone a Brasil una tarifa de 54 centavos de dlar por litrode etanol exportado, y varios productores vienen usando pases del Caribe,

ti i d i t ll l d t d idque tienen exencin de impuestos, para llegar al mercado estadounidense. Colombia incluy a El Salvador entre los pases de Centroamrica que

sern beneficiados con la donacin de plantas Argentina emiti una ley de biocombustibles, que hace obligatorio la mezcla

d l 5% d bi di l l h l l 2010




del 5% de biodiesel y alcohol en el 2010

Colombia en el contexto latinoamericano y

Perspectivas reales de desarrollo.

Colombia en el contexto latinoamericano y mundial

El biodiesel empez a adicionarse al diesel petrolero en Brasil enuna proporcin de 2%, y se elevar a 5% en 2013. Y el pastambin opt por el H-BIO, un proceso de hidroconversindesarrollado por Petrobras que aade hasta 18% de cualquierdesarrollado por Petrobras, que aade hasta 18% de cualquieraceite vegetal o animal en la refinacin del petrleo para producir eldiesel.

El programa fue diseado para favorecer la agricultura familiar en laproduccin de higuerilla palma y otras fuentes de aceite vegetalproduccin de higuerilla, palma y otras fuentes de aceite vegetal,con exenciones de impuestos especialmente en las regiones mspobres de Brasil (nordeste).

Brasil y Estados Unidos se asocian - mercado hemisfrico deletanol. Pero con condiciones diferentes pues USA subsidia sualcohol a partir de maz y Brasil, el ms competitivo, a partir decaa. Se anuncian inversiones estratgicas en El Salvador, Hait,Repblica Dominicana.




CONCLUSIONESCONCLUSIONES

El sector del transporte contribuye de manerap ymayoritaria a las emisiones y es evidente que elimpulso de una movilidad sostenible debe incluirel uso de biocombustibles en transportespmasivos y en general, en vehculosautomotores. Pero se debe investigar si losefectos positivos buscados en centros urbanosefectos positivos buscados en centros urbanospueden estar acompaados de efectosnegativos en las zonas rurales. Para eso senecesitan herramientas tcnicas de anlisis denecesitan herramientas tcnicas de anlisis dealta efectividad.




LA PRODUCCIN DE BIOCOMBUSTIBLES PUEDE:Conclusiones.

a. No afectar la seguridad alimentariab. Fortalecer el campoc. Contribuir positivamente al medio ambientec. Contribuir positivamente al medio ambiented. Generar seguridad energtica para el pas.SIEMPRE Y CUANDO:1 Se tengan polticas apropiadas y participativas1. Se tengan polticas apropiadas y participativas.2. Se excluya la formulacin de estrategias para apoyar solamente a

ciertos grupos econmicos.3 S d ll l f l i i l 3. Se desarrolle una plataforma tecnolgica propia en el pas.4. Se incluyan a las zonas rurales y sus comunidades como

principales actores del proceso.5. Se formulen mtodos equilibrados para definir el precio interno del

biocombustible.6. Se realicen acciones integrales entre consumidores y productores




para manejar precios justos de exportacin.

Conclusiones.

Una movilidad sostenible en nuestro pas basadaen el uso del biodiesel y el alcohol debe tener encuenta el posible aumento en la produccin decuenta el posible aumento en la produccin deNOx y aldehdos. Las emisiones de materialpartculado en el caso del biodiesel varanpartculado en el caso del biodiesel varandependiendo el tipo de materia prima. Todo estodebe tenerse en cuenta para la especificidadcolombiana y analizar las soluciones de tipo postcombustin que se requieran.




Conclusiones.

En general, las posibilidades de produccin debiocombustibles en Colombia hacia la exportacinestn limitadas no solo por la velocidad decrecimiento o implantacin de nuevos cultivos

ti i t bi t i ienergticos, sino tambin por restricciones quepodran ser impuestas en ciertos mercados. SiColombia quiere exportar debe trabajarColombia quiere exportar debe trabajarprofundamente en solucionar este tipo deproblemas.p




Bibliografa recomendada del autor referente a la presentacin1. Snchez O.J., Cardona C.A. (2007). Trends in biotechnological production of fuel ethanol from different feedstocks.

Bioresource Technology, 99(13): 5270-5295.2. Quintero J.A., Montoya M.I., Snchez O.J., Giraldo O.H., Cardona C.A. (2008). Fuel ethanol production from sugarcane and2. Quintero J.A., Montoya M.I., Snchez O.J., Giraldo O.H., Cardona C.A. (2008). Fuel ethanol production from sugarcane and

corn: Comparative analysis for a Colombian case. Energy, 33(3): 385-399.3. Cardona C.A., Snchez .J. (2007). Fuel ethanol production: Process design trends and integration opportunities. Bioresource

Technology, 98(12): 2415-2457.4. Cardona C.A., Snchez O.J. (2006). Energy consumption analysis of integrated flowsheets for production of fuel ethanol from

lignocellulosic biomass. Energy, 31(13): 2447-2459.5. Snchez O.J., Cardona C.A. (2005). Produccin biotecnolgica de alcohol carburante I: Obtencin a partir de diferentes

materias primas. Interciencia, 30(11): 671-678.6. Snchez O.J., Cardona C.A. (2005). Produccin biotecnolgica de alcohol carburante II: Integracin de procesos. Interciencia,

30(11): 679-686.7. Cardona C.A., Gutirrez L.F., Snchez O.J. (2008). Process integration: Base for energy saving En: Bergmann D.M. (Ed.)

Energy Efficiency Research Advances Nova Science Publishers: Hauppauge NY USA 2008 v 1 p 173 212Energy Efficiency Research Advances. Nova Science Publishers: Hauppauge, NY, USA, 2008, v. 1, p. 173-212.8. Snchez O.J., Gutirrez L.F., Cardona C.A., Fraga E.S. (2006). Analysis of extractive fermentation process for ethanol

production using a rigorous model and a short-cut method. En: Bogle I.D.L., ilinskas J. (Eds.). Computer Aided Methods inOptimal Design and Operations Series on Computers and Operations Research, Vol. 7. World Scientific Publishing Co.:Singapore, pp. 207-216.

9. Snchez O.J., Cardona C.A. (2008). Produccin de Alcohol Carburante: Una Alternativa para el Desarrollo Agroindustrial.9. Snchez O.J., Cardona C.A. (2008). Produccin de Alcohol Carburante: Una Alternativa para el Desarrollo Agroindustrial.Universidad Nacional de Colombia: Manizales. 386 p.

10. Chapter 4: Energy Consumption in Fuel Ethanol Production from Biomass, 2008, Renewable Fuels. Developments inBioethanol and Biodiesel Production, ISBN: 978-958-44-2787-8, Vol. , pgs:98 - 118, Ed. Programa De Las Naciones UnidasPara El Desarrollo Pnud. Autores: CARLOS ARIEL CARDONA ALZATE, OSCAR JULIAN SANCHEZ TORO, GERARDOLIVAR TOST,

11. Chapter 8: Biodiesel Production, 2008, Renewable Fuels. Developments in Bioethanol and Biodiesel Production, ISBN: 978-958-44-2787-8, Vol. ,pgs:191 - 204, Ed. Programa De Las Naciones Unidas Para El Desarrollo Pnud. Autores: MARIAISABEL MONTOYA RODRIGUEZ, GONZALO TABORDA, MARIA JOSE ILLAN, FRANZ EDWIN LOPEZ SUAREZ,CARLOS ARIEL CARDONA ALZATE, JIN SUK LEE,

12. Chapter 9: Main Developments in Biodiesel Production, 2008, Renewable Fuels. Developments in Bioethanol and BiodieselProduction ISBN: 978 958 44 2787 8 Vol pgs:206 216 Ed Programa De Las Naciones Unidas Para El Desarrollo Pnud




Production, ISBN: 978-958-44-2787-8, Vol. , pgs:206 - 216, Ed. Programa De Las Naciones Unidas Para El Desarrollo PnudAutores: JOHNNY ALEXANDER TAMAYO ARIAS, MARIA ISABEL MONTOYA RODRIGUEZ, DIANA CATALINACUBIDES ROMAN,CARLOS ARIEL CARDONA ALZATE, JIN SUK LEE.

MUCHAS GRACIAS

CARLOS ARIEL CARDONA IQ MSc Ph DCARLOS ARIEL CARDONA IQ, MSc, Ph.De-mail [email protected]




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