MSc. Ing. Christian Vergara O. Departamento de Ingeniería Química

Presentación del tema: "MSc. Ing. Christian Vergara O. Departamento de Ingeniería Química"— Transcripción de la presentación:

1 Diversificación de materias primas para la producción de biocombustibles
MSc. Ing. Christian Vergara O. Departamento de Ingeniería Química Universidad de La Frontera Seminario Internacional “Región de La Araucanía: desafiando el cambio climático con las energías renovables” Temuco, Diciembre de 2009

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3 Evolución de la población mundial
MILLONES DE HABITANTES Población Mundial : Actualizado: 30 nov 2009; 21:50 CHILE CONTINENTAL La población humana se ha expandido a lo largo de la historia. Sin embargo, desde los últimos 150 años se observa un aumento explosivo del número de habitantes, al punto que en los últimos 40 años la población mundial se ha duplicado!! Fuente: U.S. Census Bureau, Population Division. ______________________________________________________

4 De vivir del flujo a vivir del stock
Evolución de la población mundial La Sociedad Industrial tiene 150 años • Carbón 1750; Petróleo 1850; Gas 1920 • Población x 6 , esperanza de vida x 2 • Consumo energético per cápita x 50 • Consumo energético total x 300 • Consumo diario de petróleo: 14 Glitros/día De vivir del flujo a vivir del stock

5 Evolución de la población mundial
Consumo PPC (M BTU/año) Canadá 400 Estados Unidos 350 Alemania 165 Reino Unido Francia Japón Italia 135 El consumo energético mundial total en 2005 fue de 500 EJ (= 5 x 1020 J) (ó TWh). Esto equivale a una potencia media de 15 TW (= 1.5 x 1013 W). Energy Information Administration, U.S. Department of Energy (July )

6 Foto de satélite que muestra la Tierra de noche iluminada por el brillo de la luz artificial.
Crédito: C. Mayhew and R. Simmon (NASA/GSFC).

7 Foto de satélite que muestra la Tierra de noche iluminada por el brillo de la luz artificial.
Crédito: C. Mayhew and R. Simmon (NASA/GSFC).

8 Foto de satélite que muestra la Tierra de noche iluminada por el brillo de la luz artificial.
Crédito: C. Mayhew and R. Simmon (NASA/GSFC).

9 Foto de satélite que muestra la Tierra de noche iluminada por el brillo de la luz artificial.
Crédito: C. Mayhew and R. Simmon (NASA/GSFC).

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16 Fuentes primarias de energía mundial
Millones toneladas equivalentes de petróleo /año ¡ 90% a partir de procesos de combustión !

17 Fuentes de energía eléctrica en el mundo
Consumo mundial = 20 millones GWh / año Capacidad Instalada Mundial = GW KILO (k): MEGA (M): GIGA (G): TERA (T): 1012

18 Calentamiento Global

19 Emisiones de Gases con Efecto Invernadero
Gt CO2-eq / año Emisiones de Gases con Efecto Invernadero

20 Dióxido de Carbono Metano Óxido Nitroso

21 Temperatura Global y Concentración de CO2
Dióxido de Carbono

22 El Sistema Natural “captura” 4,7 Gt C/año
Emisión y Captación Natural de Carbono Continentes liberan: 60 Gt C/año Continentes captan: 63 Gt C/año Oceános liberan: 90 Gt C/año Oceános captan: 91,7 Gt C/año Neto: ,7 = - 4,7 Gt C/año El Sistema Natural “captura” 4,7 Gt C/año

23 El contenido de C en la atmósfera aumenta en 4 Gt C / año
Emisión y Captación Total de Carbono Total Emisión Natural: 150 Gt C/año Emisiones Antrópicas: 8,7 Gt C/año Total Captación Natural: 154,7 Gt C/año - 4,7 Gt Actividades Humanas Neto: - 4,7 + 8,7 = 4,0 Gt C/año El contenido de C en la atmósfera aumenta en 4 Gt C / año

24 Emisiones debido al uso de energía 73% Generación eléctrica 21%
Emisiones Globales de GEI Emisiones debido al uso de energía 73% Generación eléctrica 21% Industria 17% Transporte 14% Producción de fósiles 11% Doméstico y comercial 10% Agricultura % Uso de suelo (incluyendo deforestación) 10% Residuos %

25 Contribución actual Gases con Efecto Invernadero Vapor de agua 36-72%
Dióxido de carbono (CO2) % Metano (CH4) % Óxido nitroso (N2O) % Compuestos CFC % Hidrofluorocarbonos (HFC) Perfluorocarbonos (PFC) Hexafluoruro de azufre (SF6) Ozono (O3) % Gases con Efecto Invernadero

26 AGOTAMIENTO DE LAS FUENTES DE ENERGÍA: DURACIÓN ESTIMADA SEGÚN CONSUMO ACTUAL
DURACIÓN = RESERVAS CONOCIDAS / CONSUMO ANUAL N I V E L S D C O U M A T PETRÓLEO PETRÓLEO GAS NATURAL URANIO CARBÓN De acuerdo a las reservas conocidas hoy en día y a los actuales niveles de consumo energético, los recursos fósiles tienen los días contados. Seguramente, el creciente aumento de los precios de los combustibles permitirán incorporar yacimientos que todavía no se conocen o que aún no se pueden explotar pues no se tiene la tecnología adecuada. Sin embargo, existen limitantes de tipo ambiental: las emisiones de gases con efecto invernadero. Ojo: Las reservas declaradas seguirán creciendo al subir el precio de la energía Fuente: British Petroleum, 2005 ______________________________________________________

27 “La Edad de Piedra no terminó por falta de piedras...
La Era del Petróleo terminará mucho antes de que se agote el petróleo...“ Sheik Zaki Yamani , ex- Ministro del Petróleo de Arabia Saudita Si no cuestionamos el crecimiento económico, el problema no tiene solución.

28 Producción responsable
Dos exigencias básicas de sustentabilidad Consumo responsable Producción responsable Diversificación energética Fuentes renovables de energía Minimizar el impacto ambiental derivado del consumo de bienes y servicios. Información. Ecoetiquetado. Diseñar productos y procesos con mínimo impacto sobre la salud, los RRNN y la calidad ambiental. Eco-diseño.

29 El Desarrollo Sustentable es aquel que puede lograr satisfacer las necesidades y las aspiraciones del presente, sin comprometer la capacidad de las generaciones futuras de satisfacer sus propias necesidades y aspiraciones. "Reunir las necesidades del presente sin comprometer la habilidad de las generaciones futuras de reunir sus propias necesidades."

30 Fuentes renovables no contaminantes o “limpias”

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33 Ensenada del mar de Irlanda. Proyecto de SeaGen puede producir hasta 1
Ensenada del mar de Irlanda . Proyecto de SeaGen puede producir hasta 1.2 megavatios de electricidad, suficiente para alumbrar 1,400 casas. Esquema de generación por turbina horizontal.

34 Modelo de prueba de Wavegen de 0.5 MW, en Escocia

35 Personas nadando al exterior de una planta de producción de energía geotérmica en Islandia.

36 El ahorro energético como ERNC !!

37 Bioenergías Seminario Internacional
“Región de La Araucanía: desafiando el cambio climático con las energías renovables” Temuco, Diciembre de 2009

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41 Capacidad de Renovación
Bioenergía Energía Renovable Capacidad de Renovación Disponibilidad asegurada. Basadas en ciclos naturales del planeta. Solar, geotérmica, bioenergía, eólica, mareomotriz.

42 Basadas en material de origen biológico (biomasa) Bioenergía
Bioetanol. Biodiesel. Biogás. Bioenergía Nuestros RESIDUOS contienen una cantidad “atractiva” de materia orgánica

43 Fotosíntesis

44 Producido por fermentación:
Bioetanol Producido por fermentación: Caña de azúcar (Brasil) Maíz (Estados Unidos)

45 Bioetanol

46 Bioetanol Estados Unidos 19,5 M Ton Brasil 14,9 M Ton
Unión Europea 1,8 M Ton China 1,27 M Ton TOTAL MUNDIAL 39,5 M Ton Bioetanol

47 Bioetanol: materias primas
Tubérculos Trigo Cebada Caña de azúcar Remolacha Maíz Materia prima forestal Residuos forestales RSM fracción celulósica Subproductos: glicerol

48 Biodiesel Producido a partir de aceites y grasas.
Sustituto parcial o total del diesel. Puede producirse de varias fuentes: raps, jatropha, palma. También puede producirse a partir de microalgas.

49 Biodiesel

50 Biodiesel Alemania 2 M Ton Estados Unidos 1,2 M Ton Francia 1,15 M Ton
Italia 0,5 M Ton TOTAL MUNDIAL 7,9 M Ton Biodiesel

51 Biodiesel: materias primas
Colza Girasol Soja Jatropha Aceites residuales Aceites microbóticos

52 Biogás Producto de la descomposición anaerobia de la materia orgánica en ausencia de oxígeno. Proceso biológico natural. Proceso usado para el tratamiento de residuos. CH CO2 Metano Dióxido de carbono

53 Energía 3kWh/kg COD DIGESTION ANAEROBIA Materia orgánica Digestado
Digestión anaerobia Energía 3kWh/kg COD DIGESTION ANAEROBIA Materia orgánica Digestado 1 vaca genera 0,5 kWatt 1000 vacas  0,5 MWatt biomasa

54 Fuente de energía renovable.
Biogás Fuente de energía renovable. Doble beneficio: tratamiento de residuos y producción de energía. ¡Energía a partir de residuos! Usos: Producción de calor. Generación de electricidad. Combustible vehicular. Uso domético (reemplazo de gas natural).

55 Biogas como energía renovable
DIGESTION digestión CH4 (+ CO2) CO2

56 Biogas como energía renovable
digestión CH4 O2 Products CO2

57 Generación de residuos
Producción de biogás Refinación de biogas Uso de biogás Vehículos Calor Electricidad

58 Biogás: materias primas
AMPLIA DIVERSIDAD DE SUSTRATOS ORGÁNICOS !! Purines Residuos industriales: RISES, RILes Residuos municipales Residuos agrícolas “Lodos”

59 Sólo residuos orgánicos. Estudio no incluyó cultivos energéticos !!!
Potencial de biogás en Chile Sólo residuos orgánicos. Estudio no incluyó cultivos energéticos !!!

60 ? Biogás o Combustibles líquidos
Biogas como herramienta de sustentabilidad ? Biogás o Combustibles líquidos (bioetanol, biodiesel) Biogás puede usarse como una herramienta para incrementar la sustentabilidad de biocombustibles líquidos

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62 CCU Temuco Proyectos de biogás en Chile
Reactor UASB para el tratamiento de aguas residuales

63 La Farfana, Aguas Andinas
Proyectos de biogás en Chile La Farfana, Aguas Andinas

64 Convenio entre aguas andinas y Metrogas.
Convenio Metrogas-Aguas Andinas Abastecimiento domiciliario de gas proveniente de los digestores de lodos de la planta La Farfana. Convenio entre aguas andinas y Metrogas. m3 anuales, el 10% de las necesidades de los clientes residenciales ( habitantes). Reducirá las emisiones de CO2 en toneladas por año.

65 La Farfana, Aguas Andinas
Proyectos de biogás en Chile La Farfana, Aguas Andinas

66 Planta de biogas Los Angeles Proyectos de biogás en Chile
HBS Energía, MWM Sustrato: estiércol (3000 novillos Há maíz Potencia eléctrica: 1MW 4,4 MW  US$ 16 M

67 HBS Los Ángeles: hidrólisis previa (55 °C)

68 HBS Los Ángeles: fermentación (38 °C)

69 HBS Los Ángeles: motor generador (1021 kW)

70 Calentamiento Global El 11 de diciembre de 1997 los países industrializados se comprometieron a ejecutar un conjunto de medidas GEI. El acuerdo entró en vigor el 16 de febrero de 2005. El objetivo principal es disminuir el cambio climático antropogénico cuya base es el efecto invernadero.

71 Bonos de carbono Mecanismo creado para reducir la generación de gases invernadero a nivel global. Considera el derecho a emitir CO2 como un bien canjeable, con un precio establecido en el mercado. Países en desarrollo pueden implementar proyectos que reduzcan las emisiones, generando bonos que pueden venderse a países industrializados. Proyectos de bioenergía: pueden co-financiarse por medio de venta de bonos de carbono.

72 Bonos de Carbono $ CO2

73 Bonos de Carbono CO2 Combustibles fósiles

74 Bonos de Carbono CO2 Combustibles fósiles Bioenergía

75 Innovación en la producción de biodiesel. Gasificación de biomasa.
Bioenergías en la UFRO Proyectos de investigación Innovación en la producción de biodiesel. Gasificación de biomasa. Nuevas tecnologías de digestión anaerobia. Biogás como combustible vehicular. Promoción y transferencia tecnológica Red Chilena de Biogás. (

76 Diversificación de materias primas para la producción de biocombustibles
MSc. Ing. Christian Vergara O. Departamento de Ingeniería Química Universidad de La Frontera Seminario Internacional “Región de La Araucanía: desafiando el cambio climático con las energías renovables” Temuco, Diciembre de 2009

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78 144.000 millones toneladas petróleo (140-180 mil millones)
El petróleo: Base de la Sociedad Industrial Moderna Reservas mundiales : millones toneladas petróleo ( mil millones) Consumo actual: 4.000 millones toneladas /año Centro Sudamérica América del Norte Asia – Pacìfico Àfrica Europa y Eurasia Medio Oriente = 36 años