El Biodiesel y su incidencia en el Cambio Climático Convenio de Cooperación Tecnológica ECOPETROL S.A. ICP - INEM “Custodio García Rovira” Bucaramanga 2010

Los GEI son aquellos gases que tienen la propiedad de absorber el calor que emite la Tierra CFC Ozono Troposférico CO2 Oxido Nitroso Metano

1 teragramo es igual a 1 millón de toneladas métricas Fuente: http://epa.gov/climatechange/ emisiones / usinventoryreport.html)

Fuente: IPCC. Cambio Climático 1996

GASES DE EFECTO INVERNADERO Ppm Fórmula Química Tiempo de vida en la atmosfera (años) Fuente Antropogénica CFC-12 0.003 CCl2F2 102 Refrigerantes, fabricación de espumas HCFC-22 CHClF2 12 Refrigerantes líquidos Perflurometano CF4 50.000 Producción de aluminio Hexafluoruro de Azufre SF6 3.200 Aislante en Fluidos Dieléctricos Fuente: IPCC Cambio Climático 1996

La Tierra se calienta gracias a la energía del sol. Cuando esta energía llega a la atmósfera, una parte es reflejada de nuevo al espacio, otra pequeña parte es absorbida, y la restante llega a la tierra y calienta su superficie.

Pero cuando la tierra refleja a su vez la energía hacia la atmósfera, ocurre algo diferente. En lugar de atravesarla y llegar al espacio, los gases de la atmósfera absorben una gran parte de esta energía. Esto contribuye a mantener caliente el planeta. De esta manera, la atmósfera deja que la radiación solar la atraviese para calentar la tierra, pero no deja salir la radiación que la tierra irradia hacia el espacio

Este fenómeno se conoce como Efecto Invernadero Los gases de efecto invernadero de la atmósfera cumplen la función de mantener la temperatura media adecuada para la tierra, a pesar de que las temperaturas varíen mucho de un lugar a otro.

Cuando se produce un incremento en la concentración de estos gases, se aumenta la retención de energía calórica, y en consecuencia se produce una elevación en la temperatura media del planeta, con efectos muy importantes en el clima. Fuente: UPME

La Convención Marco de las Naciones Unidas sobre el Cambio Climático La modificación del clima con respecto al historial climático a una escala global o regional recibe el nombre de cambio climático La Convención Marco de las Naciones Unidas sobre el Cambio Climático Usa el término cambio climático sólo para referirse al cambio por causas humanas: Es un cambio de clima atribuido directa o indirectamente a la actividad humana que altera la composición de la atmósfera mundial y que se suma a la variabilidad natural del clima observada durante períodos de tiempo comparables

“La tierra tiende a experimentar dichos cambios cada 100 mil años, con los ciclos de avance y retroceso glaciar. Esto junto con otros períodos de enfriamiento cada 20 mil a 40 mil años.” A pesar de este cambio de tipo natural, las actividades humanas han tenido influencia en la tasa de cambio del sistema climático en los últimos 150-200 años

En los últimos años la cantidad de CO2 en la atmósfera ha presentado un aumento. Se ha pasado de unas 280 ppm en la era preindustrial a unas 390 ppm en 2009 Teniendo en cuenta que el dióxido de carbono cumple un papel regulador fundamental en nuestro planeta, este aumento podría contribuir, al calentamiento global del clima planetario Fuente: UPME

Revista especializada PNAS China sobrepaso a EE.UU. y se convirtió en el país que mas CO2 emite. Cerca de un cuarto de las emisiones de China provienen de los bienes que este país exporta al mundo occidental. Sin embargo, el 22,5% de sus emisiones son generadas durante la producción de bienes y servicios que se consumen en el extranjero. De este porcentaje, un 7,8% corresponde a las exportaciones a EE.UU. Revista especializada PNAS

Millones de Toneladas Métricas de Carbono EMISIONES País Emisiones anuales Millones de Toneladas Métricas de Carbono China 6017,69 EE.UU 5902,75 Rusia 1704,36 India 1342,96 Japón 1257,96 Reino Unido 585,710 Brasil 377,24 Fuente: CDIAC Para la ONU www.missmaggie.org/paquetesemanal/week368ig.pdf

Las estadísticas de las últimas décadas señalan un acelerado proceso de alteraciones climáticas globales con frecuentes desarreglos en  las condiciones de vida de las poblaciones del planeta por efecto de desastres naturales o de actividades humanas de diversa escala, que se manifiestan a través de las siguientes evidencias:

Evidencias del cambio climático Aumento de temperaturas Aumento del nivel del mar Desaparición de plantas y animales Descontrol en el ciclo vital de algunos animales Evidencias del cambio climático Perdida de ecosistemas y biodiversidad Nuevas condiciones meteorológicas Plagas  y enfermedades antes inexistentes en los cultivos Modificación de los patrones de lluvias, inundaciones, sequias

El calentamiento global es el primer resultado del cambio climático, siendo su causa el aumento en las concentraciones de GEI en la atmósfera. A medida que las emisiones de gases aumentan, se incrementan sus concentraciones en la atmósfera; es este aumento el causante de un efecto invernadero más acentuado.

COMO ENFRENTAR EL CAMBIO CLIMATICO GLOBAL

Protocolo de Kioto (PK) UNFCCC (United Nations Framework Convention on Climate Change) 1.- Lograr la estabilización de las concentraciones de GEI en la atmósfera a un nivel que impida interferencias antropogénicas peligrosas en el sistema climático. 2.- Elaborar periódicamente inventarios de GEI Protocolo de Kioto (PK) Acuerdo internacional de lucha contra el cambio climático, que se firmó en diciembre de 1997 en la ciudad japonesa de Kioto donde Cien gobiernos de todo el mundo apoyaron la propuesta del diplomático argentino Raúl Estrada, que entonces presidía el Programa del Clima de las Naciones Unidas (ONU). Conclusiones Se obliga a los países desarrollados a alcanzar una reducción mundial de las emisiones del 5,2% entre 2008 y 2012, frente a 1990. Para lograrlo, el Protocolo prevé distintas obligaciones de recorte o aumento de la contaminación, que en conjunto garantizan la reducción del 5,2%. PROPUESTAS

Desde el principio, la UE ha liderado el compromiso para la adopción internacional de Kioto Son numerosas las políticas que la Unión ha ido adoptando para limitar las emisiones de CO2 Entre ellas: La Directiva 2003/87/CE, de comercio de emisiones, por la que se establece un régimen para el comercio de derechos de emisión de GEI, que regula la compraventa de derechos de emisión entre más de 12.000 instalaciones industriales, posibilitando con ello disminuir el impacto económico de las medidas de reducción de emisiones. Es así que en la UE cada empresa tiene que ajustarse a la asignación anual del Plan Nacional de Asignación (PNA); si sus emisiones la superan, tendrá que ir al mercado a comprar derechos a otras empresas a las que les sobren.

Los países que más producen CO2 buscan invertir en proyectos de energía limpia en países menos contaminantes para obtener certificados de reducción de emisiones que les permita cumplir con las metas del tratado de Kyoto

Mecanismo de Desarrollo Limpio Colombia tiene un potencial importante para realizar proyectos MDL Los proyectos que reduzcan emisiones de GEI, implementados en los países en desarrollo, pueden aplicar al MDL para vender Certificados de Reducción de Emisiones (Certified Emission Reductions, CERs), también conocidos como Bonos de Carbono, con lo cual se pueden conseguir fondos para la financiación o que ayuden a eliminar barreras que impidan la realización del proyecto.

CERs. (Certificados de emisiones reducidas) Los CERs son comprados por los países industrializados para cumplir con sus compromisos de reducción de emisiones. Por cada tonelada de CO2 que se evita emitir a la atmósfera se recibe (1) un CERs Por cada tonelada de CH4 (=21 ton CO2) que se evita emitir a la atmósfera se recibe 21 CERs. Los créditos de carbono tienen un precio fluctuante, difícil de estimar debido a las características emergentes del mercado. Banco Mundial (PCF) = 3 a 7 dólares/ ton CO2 CERs. (Certificados de emisiones reducidas) Jatropha Curcas

Un CERs corresponde a la reducción de una tonelada de dióxido de carbono La equivalencia corresponde al potencial de efecto invernadero de cada gas, y se expresa en unidades equivalentes de CO2 para efectos de simplicidad en los cálculos

Si Colombia se certifica como país productor de palma a gran escala, podría hacer parte del portafolio de reducción de emisiones de grandes países productores de GEI

Objetivos Específicos: Objetivos Generales: 1.- Lograr la conclusión de un acuerdo jurídicamente vinculante sobre el clima, válido en todo el mundo, que se aplique a partir de 2012 Objetivos Específicos: Lograr que los países industrializados reduzcan sus emisiones de gases de efecto invernadero entre un 25% y un 40%, respecto a los niveles de 1990 en el año 2020 y alcancen una reducción entre el 80% y el 95% para 2050. XV Conferencia Internacional sobre el Cambio Climático Copenhague7 al 18 de diciembre de 2009

El acuerdo mantiene el objetivo de que la temperatura global no suba más de dos grados centígrados. Sobre cuándo las emisiones deberán alcanzar su máximo solo se dice que "lo antes posible" y no se establecen objetivos para 2050. Tampoco se ha incluido la recomendación del IPCC (Panel Intergubernamental de Cambio Climático) de que las emisiones de los países desarrollados deberían reducirse para 2020 entre un 25% y un 40% sobre el nivel que tenían en 1990. RESULTADOS

Participación de Colombia XV Conferencia Internacional sobre el Cambio Climático Copenhague7 al 18 de diciembre de 2009 Colombia es un país limpio en materia de emisiones de gases efecto invernadero: somos muy eficientes porque nuestra energía, es hidroeléctrica Colombia produce entre 0.37% y 0.4% de las emisiones de gases de efecto invernadero del planeta.

Controlar la emisión de gases de efecto invernadero 1.- Asegurar que nuestra matriz energética, es decir la capacidad instalada de generación de energía, siga siendo primordialmente de energías renovables. 2.- Mantener el actual porcentaje de cobertura boscosa, que es del orden del 50%. 3.- Generar una gran capacidad de biocombustibles ambientalmente sostenible. 4.- Hacer más eficiente la capacidad instalada de servicios públicos e industriales 5.- Impulsar el transporte masivo menos contaminante 6.- Fortalecer los proyectos de rellenos sanitarios, plantas de tratamiento de aguas residuales, etc. ESTRATEGIAS META Controlar la emisión de gases de  efecto  invernadero

Estrategias para controlar la emisión de gases de efecto invernadero Generar una gran capacidad de biocombustibles ambientalmente sostenible. Promocionar el uso eficiente de la energía como medio para reducir la generación de CO2 Estrategias para controlar la emisión de gases de  efecto  invernadero  Terminar con la deforestación y estimular la reforestación Sustituir los recursos no renovables por recursos renovables Propiciar una transformación  en  los  hábitos  de consumo en la población urbana

Generar biocombustibles ambientalmente sostenibles A partir de Producción de combustibles sólidos, líquidos ó gaseosos que pueden ser obtenidos a partir de: 1.- Materiales de origen vegetal y/ó animal de producción directa como azúcares, almidones, aceites o biomasa 2.- Materiales de desecho (residuos agrícolas, materia orgánica, etc.).

Bioetanol Biodiesel Biogás Biocombustibles a partir de la biomasa Son aquéllos provenientes de cultivos agrícolas destinados a la alimentación humana Bioetanol Biocombustibles de primera generación Biodiesel Biogás

Bioetanol Sustancias con alto contenido de sacarosa Sustancias con alto contenido de almidón Sustancias con alto contenido de celulosa Caña de azúcar, Remolacha, Melazas y el sorgo dulce Maíz, patatas y la yuca Madera y los residuos agrícolas

Productos agrícolas ricos en aceite Biodiesel Productos agrícolas ricos en aceite grasas de animales (vacunos, cerdos y aves) Conversión termoquímica Transesterificación de los aceites y grasas en general

Biogas

Metano Dióxido de Carbono Bacterias fermentativas H2 CO2 Acido Acético Adición de masa bacteriana Materia orgánica Ácidos Orgánicos Alcoholes H2 CO2 Acido Acético Bacterias acetogenicas Adición de masa bacteriana Bacterias Metanogenicas Metano Dióxido de Carbono

Biocombustibles de segunda generación No compiten con el uso de suelo No compiten con los alimentos Biocombustibles de segunda generación Mantienen un balance energético positivo en toda su cadena Promueven el desarrollo rural sustentable No comprometen la biodiversidad

Biocombustibles de segunda generación El bioetanol celulósico La biomasa licuefactada (BTL) El diesel obtenido por el método Fisher Tropps Biocombustibles de segunda generación El biodiesel sintético El biometanol El biodimetileter El gas natural sintético

Biocombustibles de tercera generación El biobutanol Biocombustibles de tercera generación El biohidrógeno Otros alcoholes superiores

Hoy se plantea la disyuntiva Fabricar alimentos Producir granos para Utilizarlos como materia prima para energía Los combustibles de segunda generación vendrían a zanjar este diferendo

BIODIESEL

BIODIESEL Ésteres monoalquílicos de ácidos grasos de cadena larga derivados de lípidos renovables tales como aceites vegetales y que se emplea en los motores de ignición de compresión (motores diesel) o en calderas de Calefacción (Definición de American Standards for Testing and Materials) Esta definición incluye, además de los ésteres metílicos o etílicos, otros ésteres de monoalcoholes como los ésteres isopropílicos, butílicos etc.

Reacción de Transesterificación Bajo condiciones normales, esta reacción ocurre muy despacio, para que la reacción sea más rápida, se usa calor y un catalizador. La reacción puede ser catalizada por un ácido o una base, pero se puede alcanzar una reacción mucho más rápida usando una base

Después de la reacción se obtiene Una fase rica en ésteres (no polar) Una fase rica en glicerina, etanol y catalizador (polar) Separación en embudo de decantación Lavado Secado Filtrado Cromatografía de gases

Revisión bibliográfica Investigaciones relevantes relacionadas con el desempeño mecánico y ambiental de motores diesel utilizando diversos combustibles, entre ellos el diesel convencional y alquilésteres obtenidos de aceites vegetales (biodiesel).

Empresa Región Capacidad (t/año) Año OLEOFLORES Codazzi, Cesar 50.000 Julio-07 ODIN ENERGY Santa Marta, Magdalena 36.000 Mar-08 BIOCOMBUSTIBLES SOSTENIBLES DEL CARIBE 100.000 Feb-09 BIO D Facatativa, Cundinamarca Abr-09 MANUELITA San Carlos de Guaroa, Meta Jun-09 ECODIESEL Barrancabermeja Sep-09 BIOCASTILLA Castilla La Nueva, Meta 10.000 TOTAL 496.000 Bogotá agosto 18 de 2009 www.amylkaracosta.net

La primera planta productora de biodiesel, Oleoflores, se inauguró el 8 de julio de 2007 en Codazzy, Cesar, con una producción de 50.000 toneladas/año

Planta de Biodiesel Odin Energy Santa Marta Corporation S.A Producción: 36 mil toneladas/ año de biodiesel de aceite de palma, que equivalen a 10 millones 980 mil galones y 138 mil 531 litros por día. Inversión: 20 millones de dólares

BIOCOMBUSTIBLES SOSTENIBLES DEL CARIBE Constituida por el grupo Palmeras de la Costa S.A. y el grupo Daabon Actividades: Siembra, cultivo, extracción, refinación y producción de biodiesel Tecnología: Desmet Balestra de Bélgica Producción: 100 mil toneladas anuales de biodiesel a partir de la palma africana y 10 mil toneladas de glicerina.

Pruebas de larga duración con biodiesel de palma Convenio de Cooperación Tecnológica ECOPETROL-CENIPALMA –Si99-Fedepalma 2009

Instrumento de prueba:12 buses del operador Sí99 del sistema TransMilenio Lugar: Bogotá Característica: Primera prueba que se realiza en el mundo con biodiésel de palma a 2.600 metros sobre el nivel del mar, y a una temperatura promedio de 14 oC Combustible: Biodiesel de palma mezclado con diesel fósil (ACPM) en proporciones del 5, 10, 20, 30 y hasta del 50%, que se enfrentaron con ACPM. Dificultad: Altura de Bogotá que disminuye la cantidad de oxígeno que llega al motor, lo que hubiese podido impedir que la combustión se completara de manera apropiada. Recorrido: Los articulados recorrieron cada uno 100 mil kilómetros para un total de 1'200.000 kilómetros, Tiempo de la prueba: 1año

Calidad de los combustibles Resultados Desempeño de los vehículos Beneficios ambientales

Calidad de los combustibles Para garantizar el buen desempeño del combustible en un vehículo es necesario que el biodiesel utilizado cumpla con las especificaciones de calidad definidas por la legislación nacional vigente

Contenido de Metanol/etanol Propiedades Método de análisis Unidad Resolución 1820782/07 Productor 1 Productor 2 Productor 3 Densidad(15oC) ASTM D-4052 Kg/m3 860-900 867,6 875,7 875,6 Viscosidad (40oC) ASTM D-445 Nm2/S 1,9-6,0 4,51 4,55 Contenido de Agua ASTM E-203 ppm 500 305,00 341,92 386,72 Contenido de Metanol/etanol EN-14110 %masa 0,2 Máx. 0,10 0,01 0,03 Numero Acido ASTM D-664 mgKOH/g 0,5 Máx. 0,14 0,28 0,24 Índice de Yodo EN-1411 g yodo/100g 120 Máx. 53 52 Glicerina Total EN-14105 % en masa 0,25Máx 0,21 0,20 Monogliceridos 0,8 Máx. 0,80 0,66 0,68 Digliceridos 0,2Máx. 0,11 0,16 Trigliceridos 0,02 0,05 FAMES EN-141053 96,5 min. 96,7 97,5 97,4

Lubricidad (micrómetros) Todas las mezclas evaluadas cumplen con las especificaciones de calidad del diesel y algunas mejoran las propiedades del diesel fósil cuando se mezcla con biodiesel de palma Análisis Norma Especifica. Mezcla diesel fósil-biodiesel de palma B5 B10 B20 B30 B50 Azufre ASTM D4294 0,1 Màx. 0,0733 0,0711 0,0565 0,0475 0,0370 Densidad ASTM D4052 Reportar 0,855 0,856 0,857 0,859 0,864 Lubricidad (micrómetros) ASTM D6079 450 Màx 246,7 236,4 223,3 212,7 207,0 Viscosidad (40oC) ASTM D445 1,9-4,1 2,93 2,95 3,06 3,25 3,53 No. de cetano 45 Mìn. 48,0 47,7 51,0 54,4 59,6

Análisis 1.- Disminuye el contenido de azufre 2.- Aumenta la lubricidad 3.-Aumenta el número de cetano Interpretación Con esto se logra una mejor combustión en el motor que trae como consecuencia un desempeño más regular y suave del vehículo

Desempeño de los vehículos El consumo de combustible de los articulados de la prueba que usaron las mezclas se encuentra dentro del promedio histórico registrado por los buses de la flota del operador Sì99 No se alteró el consumo de combustible de los vehículos

Beneficios Ambientales Opacidad: Que tan oscuros son los humos que expulsan por el exhosto

Se registraron más de 400 opacidades, que permitieron concluir que: El uso de mezclas diesel-biodiesel de palma favorece el logro de mejores valores de opacidad

EMISION DE GASES CONTAMINANTES Se realizaron pruebas en ruta para monitorear utilizando un sistema portátil de muestreo de gases de escape desarrollado por el Ministerio del Medio Ambiente del Canadá

Material Particulado % Variación B10 5,4% B20 -19,4% B50 -20,6% B30 -32.1% Todos los vehículos siguieron ciclos de manejo que representan sus condiciones reales de operación y se encontró reducciones de material particulado hasta del 32%

CO2 (% de Variación) B10 3,5% B20 -6,0% B30 -6,2% B50 -6,6% Se encontró una disminución de las emisiones de CO2 del 6% con respecto al diesel fósil

Pedro Benjumea, Alirio Benavides, Veselina Pashova EL BIODIESEL DE ACEITE DE HIGUERILLA COMO COMBUSTIBLE ALTERNATIVO PARA MOTORES DIESEL Grupo Combustibles Alternativos, Universidad Nacional de Colombia Sede Medellín Pedro Benjumea, Alirio Benavides, Veselina Pashova marzo 29 de 2007

estadísticamente significativas en las emisiones de CO y CO2. En las proporciones en que se utilizaron las mezclas biodiesel/diesel en el motor no se alcanzaron a observar diferencias estadísticamente significativas en las emisiones de CO y CO2. En lo que respecta a la opacidad de los humos se encontró que este parámetro disminuye con el porcentaje de biodiesel de higuerilla en la mezcla, no obstante las reducciones no son de la misma magnitud que las obtenidas con otros tipos de biodiesel, como el proveniente del aceite de palma. C02 B0 B5 B15 B30

La expectativa

BIODIESEL A PARTIR DE ACEITE DE ALGAS Fotobiorreactor abierto algas marinas contienen hasta un 50% de aceite vegetal, con un producción de biocombustible de 18.900 litros/hectárea/año Fotobiorreactor cerrado o tubular

Aceites de semillas modificadas genéticamente Biodiesel Aceites de semillas modificadas genéticamente

El biodiesel no incide en el cambio climático significativamente por lo cual se recomienda aplicar la estrategia propuesta: “Sustituir los combustibles fósiles por biocombustibles, logrando con ello una reducción en las emisiones de CO2” CONCLUSION

Muchas Gracias see you soon