“Diseño de procesos para la producción de Biocombustibles” Profs. M.Elena Lienqueo y Oriana Salazar Prof. Auxiliar Centro de Ing. Bioquímica y Biotecnología Facultad de Ciencias. Físicas y Matemáticas Universidad de Chile Plaza Ercilla 847 mlienque@ing.uchile.cl

Agenda INTRODUCCION OBJETIVOS DEL TALLER METODOLOGIA ACTIVIDADES-CARTA GANTTESPERADOS REFERENCIAS

Introducción-Motivación CO2. Calentamiento Global. Cambios Climáticos.? Los efectos que están produciendo las emisiones de gases, provenientes de las principales fuentes energéticas fósiles, son devastadores. Solo el hecho de ver el efectos invernaderos, el calentamiento global, etc. O sea el mundo esta cada vez mas contaminado, produciéndose una autodestrucción. El petróleo es un recurso no renovable, perteneciente a unas pocas naciones. Estas manejan tanto las cantidades extraídas como los precios transados en el mercado, lo cual produce una serie de conflictos. Además se tiene conocimiento, de que este tipo de recurso se esta agotando, lo cual produce una necesidad y urgencia en buscar otro tipo de fuente energética. Los residuos agrícolas en Chile, los cuales son abundantes en regiones como la RM, VI, VII y posiblemente VII, se están desperdiciando e incluso eliminando de una forma nociva para todos. Es por esto que es importante ver que se puede hacer con esta situación, agregándole valor al residuo y no restando valor (como se suele hacer en estos momentos, ya que la quema produce un daño importante en las tierras de cultivos).

Emisiones de CO2 por tipo de energía. Fuente: Cheyre J. Los Desafíos Políticos y Estratégicos

FACTORES PARA CALCULAR EMISIONES DE CO2 Energía Cantidad Factores de Conversión Litros gas-oil o diesel 2,68 kgCO2 Litros petróleo 2,31 kgCO2 Litros gas licuado 1,51 kgCO2 Toneladas carbón 2419 kgCO2 Millas en automóvil 0,36 kgCO2 Millas en autobús o tren 0,10 kgCO2 Millas en avión 0,29 kgCO2

Introducción-Motivación Petróleo. Recurso finito, no renovable. Reservas estimadas para 40-50 años. Los efectos que están produciendo las emisiones de gases, provenientes de las principales fuentes energéticas fósiles, son devastadores. Solo el hecho de ver el efectos invernaderos, el calentamiento global, etc. O sea el mundo esta cada vez mas contaminado, produciéndose una autodestrucción. El petróleo es un recurso no renovable, perteneciente a unas pocas naciones. Estas manejan tanto las cantidades extraídas como los precios transados en el mercado, lo cual produce una serie de conflictos. Además se tiene conocimiento, de que este tipo de recurso se esta agotando, lo cual produce una necesidad y urgencia en buscar otro tipo de fuente energética. Los residuos agrícolas en Chile, los cuales son abundantes en regiones como la RM, VI, VII y posiblemente VII, se están desperdiciando e incluso eliminando de una forma nociva para todos. Es por esto que es importante ver que se puede hacer con esta situación, agregándole valor al residuo y no restando valor (como se suele hacer en estos momentos, ya que la quema produce un daño importante en las tierras de cultivos).

Proyecciones de consumo y descubrimiento de petróleo Fuente: ASPO, marzo 2004

Demanda de energía primaria mundial

Consumo de combustible por regiones

Introducción-Motivación Biomasa disponible. Plantaciones exclusivas Uso residuos Quemar?? Botar?? Los efectos que están produciendo las emisiones de gases, provenientes de las principales fuentes energéticas fósiles, son devastadores. Solo el hecho de ver el efectos invernaderos, el calentamiento global, etc. O sea el mundo esta cada vez mas contaminado, produciéndose una autodestrucción. El petróleo es un recurso no renovable, perteneciente a unas pocas naciones. Estas manejan tanto las cantidades extraídas como los precios transados en el mercado, lo cual produce una serie de conflictos. Además se tiene conocimiento, de que este tipo de recurso se esta agotando, lo cual produce una necesidad y urgencia en buscar otro tipo de fuente energética. Los residuos agrícolas en Chile, los cuales son abundantes en regiones como la RM, VI, VII y posiblemente VII, se están desperdiciando e incluso eliminando de una forma nociva para todos. Es por esto que es importante ver que se puede hacer con esta situación, agregándole valor al residuo y no restando valor (como se suele hacer en estos momentos, ya que la quema produce un daño importante en las tierras de cultivos).

Tipos de Biomasa

Introducción-Motivación Petróleo CO2 Biomasa Combustibles alternativos Los efectos que están produciendo las emisiones de gases, provenientes de las principales fuentes energéticas fósiles, son devastadores. Solo el hecho de ver el efectos invernaderos, el calentamiento global, etc. O sea el mundo esta cada vez mas contaminado, produciéndose una autodestrucción. El petróleo es un recurso no renovable, perteneciente a unas pocas naciones. Estas manejan tanto las cantidades extraídas como los precios transados en el mercado, lo cual produce una serie de conflictos. Además se tiene conocimiento, de que este tipo de recurso se esta agotando, lo cual produce una necesidad y urgencia en buscar otro tipo de fuente energética. Los residuos agrícolas en Chile, los cuales son abundantes en regiones como la RM, VI, VII y posiblemente VII, se están desperdiciando e incluso eliminando de una forma nociva para todos. Es por esto que es importante ver que se puede hacer con esta situación, agregándole valor al residuo y no restando valor (como se suele hacer en estos momentos, ya que la quema produce un daño importante en las tierras de cultivos).

Introducción-Evolución Combustibles Petróleo (Actual) ? (Corto Plazo) H2 (2030-2040) ? Hoy en día se utiliza el petróleo como principal fuente energética (autos, industrias, etc.), pero la cual es muy nociva para la salud mundial (tanto humana como del planeta tierra). En un futuro (mediano plazo), se espera remplazar esta fuente de energía, con energía proveniente del hidrogeno, pero la cual no ve desarrollada su tecnología todavía. Que se hace por mientras?????? Recurrir a los biocombustibles, tales como Biodiesel y Bioetanol. Por ahora nos enfocaremos en el bioetanol de 2 generación, el cual posee tecnologías que se están desarrollando actualmente y puede ser muy sustentable, tanto económicamente como ecológicamente (caso claro de esto es Brasil y la producción de bioetanol a partir de la caña de azúcar)

Introducción-Evolución Combustibles Biocombustibles son cualquier combustible que derive de organismos recientemente vivos o de sus desechos metabólicos, que pueden sustituir parte del consumo de combustibles fósiles tradicionales ? Hoy en día se utiliza el petróleo como principal fuente energética (autos, industrias, etc.), pero la cual es muy nociva para la salud mundial (tanto humana como del planeta tierra). En un futuro (mediano plazo), se espera remplazar esta fuente de energía, con energía proveniente del hidrogeno, pero la cual no ve desarrollada su tecnología todavía. Que se hace por mientras?????? Recurrir a los biocombustibles, tales como Biodiesel y Bioetanol. Por ahora nos enfocaremos en el bioetanol de 2 generación, el cual posee tecnologías que se están desarrollando actualmente y puede ser muy sustentable, tanto económicamente como ecológicamente (caso claro de esto es Brasil y la producción de bioetanol a partir de la caña de azúcar)

? ¿ Qué deben cumplir los Biocombustibles ? Introducción-Evolución Combustibles ¿ Qué deben cumplir los Biocombustibles ? Entregar un balance energético positivo. Entregar beneficios medioambientales Ser económicamente competitivo Su escala de producción no debe poner en riesgo el suministro alimenticio ? Hoy en día se utiliza el petróleo como principal fuente energética (autos, industrias, etc.), pero la cual es muy nociva para la salud mundial (tanto humana como del planeta tierra). En un futuro (mediano plazo), se espera remplazar esta fuente de energía, con energía proveniente del hidrogeno, pero la cual no ve desarrollada su tecnología todavía. Que se hace por mientras?????? Recurrir a los biocombustibles, tales como Biodiesel y Bioetanol. Por ahora nos enfocaremos en el bioetanol de 2 generación, el cual posee tecnologías que se están desarrollando actualmente y puede ser muy sustentable, tanto económicamente como ecológicamente (caso claro de esto es Brasil y la producción de bioetanol a partir de la caña de azúcar)

Introducción-Evolución Combustibles Biocombustibles Líquidos Biodiesel Primera Generación Segunda Generación Bioetanol Biobutanol Gaseosos Biogás Sólidos ? Hoy en día se utiliza el petróleo como principal fuente energética (autos, industrias, etc.), pero la cual es muy nociva para la salud mundial (tanto humana como del planeta tierra). En un futuro (mediano plazo), se espera remplazar esta fuente de energía, con energía proveniente del hidrogeno, pero la cual no ve desarrollada su tecnología todavía. Que se hace por mientras?????? Recurrir a los biocombustibles, tales como Biodiesel y Bioetanol. Por ahora nos enfocaremos en el bioetanol de 2 generación, el cual posee tecnologías que se están desarrollando actualmente y puede ser muy sustentable, tanto económicamente como ecológicamente (caso claro de esto es Brasil y la producción de bioetanol a partir de la caña de azúcar)

Ciclo general de los biocombustibles

Productos Secundarios Proceso en Estudio Objetivo del taller Biocombustible BIOMASA Transporte El proceso en estudio, abarcara desde la recolección de la materia prima (residuo agrícola) hasta la producción de Bioetanol, Pasando por la logística del transporte y el diseño de la planta, que servirá para procesar la materia prima. Pero este único proceso no es suficiente para hacer sustentable el negocio, ya que al producir solamente bioetanol, esto implicaría que el negocio no fuese rentable. Es por esto que es necesario estudiar posibles productos secundarios, los cuales permitan que el negocio pueda ser rentable ante la atenta mirada de un inversionista. Productos Secundarios

Proceso en Estudio Objetivo General del Taller Realizar el diseño conceptual de plantas productoras de biocombustibles El proceso en estudio, abarcara desde la recolección de la materia prima (residuo agrícola) hasta la producción de Bioetanol, Pasando por la logística del transporte y el diseño de la planta, que servirá para procesar la materia prima. Pero este único proceso no es suficiente para hacer sustentable el negocio, ya que al producir solamente bioetanol, esto implicaría que el negocio no fuese rentable. Es por esto que es necesario estudiar posibles productos secundarios, los cuales permitan que el negocio pueda ser rentable ante la atenta mirada de un inversionista.

Objetivos Específicos Comprender los procesos de producción de biocombustibles Comprender la utilidad, ventajas y desventajas de los combustibles a partir de biomasa Diseñar en forma conceptual un proceso de producción de biocombustibles Aquí se muestran los objetivos específicos que abarcara el estudio realizado (Memoria).

Metodología Información Búsqueda bibliográfica. Reuniones y contactos externos. Visitas a plantas afines, seminarios y charlas. Analizar Descarte de información. Selección minuciosa de la información. Desarrollo Técnico (Materia prima, Diseño Planta, Productos derivados). Económicos (Economía Potencial)

Forma de trabajo Trabajo en Equipo de 3-4 personas Entregas de Informes escritos 3 Informes Presentaciones Orales por cada Informe 3 Presentaciones Evaluación Nf = 10%*Ni1+15% Ni2 + 25% Ni3 + 20%*Np + 30% Prototipo

Calendario de Actividades Fecha Actividad 23-Marzo Introducción (MEL)-Formación de grupos 30-Marzo Concepto de Biomasa (OS) 06-Abril Biodiesel y Biogás (MEL) 13-Abril Bioetanol y Biobutanol – Selección del Tema (OS) 20-Abril Elaboración de Informes y Presentaciones (OS) 27-Abril Informe 1-Descripcion del Producto y Presentaciones (Equipo) 4-Mayo Introducción al Diseño conceptual de Procesos (MEL) 11-Mayo Elaboración de diagramas de entrada y salida- Balances de Masa (MEL) 25-Mayo Elaboración de diagramas de bloques (IO) (MEL) 1-Junio Elaboración diagramas de flujo (MEL) 8-Junio Informe 2-Descripcion del Proceso y Presentaciones (Equipo) 15-Junio Cálculos economía potencial (MEL) 22-Junio Preparación Informe final 29-Junio 6-Julio Entrega Informe 3-Diseño conceptual y presentaciones

CARTA GANTT

Referencias Jean-Francois Henry, Abu Talib and Kathryn Ford. (1983) Handbook of biomass conversion technologies for developing countries. , Jay Cheng (2008) Biomass to Renewable Energy Processes David M. Mousdale (2009) Biofuels: Biotechnology, Chemistry, and Sustainable Development E. Acevedo (2006) Agroenergía : un desafío para Chile

¿¿Preguntas??