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Información del sitio web del Correo Uruguayo:
El consenso general sobre el uso más eficiente del petróleo, la incertidumbre sobre las fechas previstas para su declinación, el aumento progresivo del consumo de energía, la dependencia con los combustibles fósiles y la necesidad de implementar medidas urgentes para proteger el medio ambiente,han sido los motores para la búsqueda y el desarrollo de nuevas fuentes de energía. En este escenario es que surge el interés por la generación de energía a partir de la biomasa.
En esta presentación nos centraremos en la generación de energía utilizando como combustible biodiésel obtenido a partir del girasol y bagazo proveniente de la caña de azúcar.
Biodiésel a partir de Girasol
DefiniciónEl biodiésel se define como un combustible renovable, derivado de lípidos naturales como aceites vegetales o grasas animales, obtenido a través de un proceso industrial, consistente en la transesterificación del aceite vegetal o animal. El biodiésel así procesado, tiene una viscosidadsemejante a la del diésel derivado del petróleo y puede reemplazarlo en los usos más comunes.
Producción
La primera etapa en la producción del biodiésel es la obtención del aceite, el que se produce por procedimientos convencionales a partir de las semillas oleaginosas. El contenido de aceite en el girasol es del orden del 40 a 48 %.
Una vez obtenido el aceite, el método utilizado comercialmente para la obtención de biodiésel, es la transesterificación (también llamada alcohólisis). Este proceso consiste en combinar, el aceite (normalmente aceite vegetal) con un alcohol de bajo peso molecular, normalmente metanol, etanol, propanol o butanol. Como productos mayoritarios se obtiene el biodiésel y propanotriol (glicerina). Esta reacción se da a través de tres reacciones reversibles y consecutivas. El triglicérido, componente principal del aceite, es convertido consecutivamente en diglicérido, monoglicérido y glicerina. En cada reacción um mol de éster metílico es liberado.
La reacción global que tiene lugar a partir del aceite puede simplificarse según:
(87%) Aceite + (12%) Alcohol + (1%) Catalizador ? (86%) Biodiésel + (9%) Glicerina + (4%) Etanol + (1%) Fertilizante
Cuando se utiliza metanol, la reacción de transesterificación consiste en:
En el proceso completo de producción del biodiésel se generan como subproductos en la primera etapa (elaboración del aceite crudo), las tortas o harinas oleaginosas que son utilizadas en la alimentación animal y como su producto en la transesterificación, la glicerina. Esta última aún no tiene un destino en Uruguay y no se han identificado mercados para su comercialización. Sin embargo se sabe que puede utilizarse en la industria farmacéutica y cosmética, previa a su purificación y refinación.
Aspectos de la reacción de producción de Biodiésel
Algunos de los aspectos que deben considerarse en la reacción de transesterificación son:
- Para garantizar la completitud de la reacción es necesario un exceso de alcohol.
- El catalizador es utilizado para mejorar la velocidad de reacción y aumentar el rendimiento final. Estos pueden ser ácidos (H2SO4, HCl, H3PO4, Zeolitas, Resinas Sulfónicas, SO4/ZrO2, WO3/ZrO2), bases (KOH, NaOH, MgO, CaO, Na/NaOH/Al2O3), o enzimas (Lipasas: Candida, Penicillium, Pseudomonas). A escala comercial, los más utilizados son KOH, NaOH, ya que actúan mucho más rápido y permiten operar en condiciones moderadas. Si se utiliza un catalizador ácido se requiere condiciones de temperaturas elevadas y tiempos de reacción largos.
- Cuando se utilizan catalizadores básicos, se debe controlar la cantidad de catalizador agregado, debido a la posible formación de jabones.
- Debido a la lentitud de la reacción, es importante realizar una buena agitación.
Principales características del biodiésel
Se presentan en el cuadro siguiente las principales características del biodiésel. Cuadro - Características del Biodiésel Deseables No tan deseables
- Es una fuente de energía limpia, renovable y económicamente viable, que contribuye a la conservación del medio ambiente, y representa una alternativa a los combustibles fósiles.
- Es un combustible biodegradable, cuyo uso disminuye las emisiones de gases de efecto invernadero y óxidos de azufre.
- Con su uso se reduce entre 60% y 90% la cantidad de hidrocarburos totales no quemados.
- Gran versatilidad para su producción (a pequeña y gran escala).
- Puede producirse a partir de aceites no comestibles.
- El contenido energético del etanol es de 67% con respecto a aquel de la gasolina, mientras que el del biodiésel es de 90% en relación con el del diésel proveniente del petróleo.
- Su uso genera un 10% más de emisiones a la atmósfera de óxidos nitrosos con respecto a los combustibles fósiles, contribuyendo a la lluvia ácida.
- Continúa en discusión si el balance energético del biodiésel es positivo, entendiéndose por balance energético a la diferencia entre la energía que libera un kilogramo de combustible y la energía necesaria para su producción. En esta última se incluye extracción del cultivo, procesamiento, transporte, refinación, etc. Situación en Uruguay
Los litros de biodiesel que se obtienen por hectárea dependen de la productividad media del cultivo que da origen al aceite vegetal. En las condiciones de nuestro país podrían esperarse para el girasol entre 650 a 890 lts/ha1.
En el período 2000-2002, en el marco de una relación de precios de materias primas favorables (por bajos precios de aceite y creciente subida del petróleo), comenzaron a instalarse algunas plantas de elaboración de biodiésel de pequeña escala. Sin embargo ese proceso se detuvo por dos razones:
- Inexistencia de un marco normativo para regular esa actividad.
- Deterioro de la relación entre las materias primas y el incremento de los precios de los aceites.
Dato reportado por la Dirección Nacional de Energía y Tecnología Nuclear (DNET), del Ministerio de Industria, Energía y Minería (MIEM).
Actualmente los niveles de producción de biodiésel aún no son significativos y con dos grandes desafíos por delante para las empresas productoras, en función de la nueva reglamentación: a) alcanzar el mínimo de calidad exigido por la norma UNIT 1100:2005; y b) aprobar las habilitaciones y análisis requeridos.
En relación al marco legal, en octubre del 2002, se promulgó la Ley Nº 17.567 del 20 de octubre del 2002, donde se declara de interés nacional la producción en todo el territorio del país, de combustibles alternativos, renovables y sustitutivos de los derivados del petróleo, elaborados con material nacional de origen animal o vegetal. En la Ley se asigna al Poder Ejecutivo a través del MIEM, MGAP y MVOTMA junto a representantes de ANCAP, el análisis de la viabilidad técnica, establecimiento de requerimientos, exigencias y régimen jurídico para el desarrollo de la producción, distribución y consumo de biodiésel en el país. Esta ley aún no ha sido reglamentada.
En noviembre del 2007 se promulgó la ley Nº 18.195, ˜Fomento y regulación de la producción, comercialización y utilización de agrocombustibles correspondientes a las categorías definidas˜. Los objetivos de esta ley son fomentar y regular la producción, comercialización y utilización de agrocombustibles; reducir las emisiones de gases de efecto invernadero en los términos del protocolo de Kyoto; fomentar las inversiones; desarrollar la tecnología asociada a la utilización de insumos y equipos de origen nacional; fortalecer las capacidades productivas locales, regionales y de carácter nacional; y lograr la participación de pymes de origen agrícola o industrial mediante la generación de mpleo, el fomento del equilibrio entre la producción y el cuidado del medio ambiente asociados a criterios de ordenamiento territorial y la seguridad del suministro energético interno.
En la ley se asigna un rol destacado a ANCAP. En este sentido en el artículo 3º se establece que quedan excluidas de su monopolio, únicamente la producción y la exportación del biodiésel. Además se establece que las plantas privadas que produzcan biodiésel podrán utilizar hasta 4.000 lt/día para autoconsumo, debiendo vender a ANCAP o exportar, el resto de su producción. El nivel de calidad debe ser el que se indica en la norma UNIT Nº 1100. Por último se encomienda a ANCAP la incorporación gradual del biodiésel producido en el país a través de su mezcla con el gasoil de uso automotor.
El 27 de octubre del 2008 entró en vigencia el Decreto Nº 523, reglamentario de la Ley anterior, donde se establece una serie de requisitos de información y documentación obligatorios, que las plantas industriales deben cumplir para obtener la autorización de producción de la DNETN del MIEM. Por otro lado se crea en la DNETN el Registro de Productores de Empresas autorizadas a producir Biodiésel y Alcohol Carburante. Se mencionan también beneficios fiscales para las empresas inscriptas en el registro anterior.
Información sobre iniciativas públicas o privadas de producción de biodiesel en el país, puede consultarse en el: Atlas de la Agroenergía y los biocombustibles en las Américas: II Biodiesél; Instituto Interamericano de Cooperación para la Agricultura (IICA), 2010. Las leyes y decretos se encuentran disponibles en la página del parlamento: http://www.parlamento.gub.uy Bagazo
El bagazo es el residuo fibroso que se obtiene durante el procesamiento de la caña de azúcar para la producción de azúcar. Se trata de un subproducto que se origina después de la extracción del jugo de la caña en los molinos del trapiche.
El tronco de la caña de azúcar esta compuesto por una parte sólida, llamada fibra y una parte líquida, jugo, consistente en agua y sacarosa, el resto de los constituyentes se encuentra en pequeñas proporciones. Aunque los componentes varían según la variedad (familia) de la caña, edad, madurez, clima, suelo, método de cultivo, abono, lluvias, etc., los siguientes valores de referencia pueden encontrarse en la literatura: fibra de 11 a 16%, sacarosa de 8 a 15% y agua de 73 a 76%. La sacarosa del jugo es cristalizada en el proceso como azúcar y la fibra, una vez molida la caña, constituye el bagazo.
Una composición promedio del bagazo resulta en: 45% de fibra, 2-3% de sólidos insolubles, 2-3 % de sólidos solubles (brix) y 50% de humedad. Desde el punto de vista químico, se compone
mayoritariamente de 48 % de celulosa, 25 % de hemicelulosas (pentosanos) y 12 % de lignina (mayor poder calorífico).
El bagazo ha sido utilizado históricamente como combustible en la industria azucarera y aún cuando su valor calórico es relativamente bajo (1.850 kcal/kghúmedo), al ser comparado con otros combustibles fósiles tradicionales, constituye un valioso potencial energético, sobre todo para aquellos países que no cuentan con disponibilidad de combustible y son grandes productores de azúcar de caña. En la industria azucarera, se utiliza como combustible, en las calderas que generan el vapor de alta presión que se utiliza en las turbinas de los molinos para generar su movimiento y en los turbogeneradores para producir la energía eléctrica requerida en otros procesos de la planta.
En la actualidad, los avances tecnológicos en la industria azucarera se centran no sólo en la optimización de la producción de azúcar sino también en la producción de bagazo para la generación de energía, de forma de no sólo cubrir la demanda energética de la planta, sino también aportar energía a la red eléctrica, asegurando la venta de bonos de carbono.
El bagazo también puede utilizarse para la obtención de bioetanol, a través de la hidrólisis ácida o enzimática de las cadenas celulósicas, produciendo una solución de azúcares fermentables. Esta vía presenta gran interés por el bajo costo de la materia prima, pero aún no está disponible a escala comercial. De acuerdo a la estequiometría de esta reacción, a partir de una tonelada de bagazo, se podría obtener 186 L de etanol.
En relación al mejor aprovechamiento del bagazo hacia la generación de energía, o sea, como combustible directamente o para la producción de bioetanol, un análisis de la capacidad calorífica, indica que aún teniendo en cuenta un máximo rendimiento de obtención de etanol por tonelada de bagazo, el mejor uso es como combustible directamente.
Bibliografía sobre Biodiésel
- Informe de Comisión Biocarburantes sobre evaluación económica desde el punto de vista país – Caso Biodiesel, MGAP – ANCAP – MVOTMA – MEF – OPP - MIEM, 27/09/2005.
- Atlas de la Agroenergía y los biocombustibles en las Américas: II Biodiesél; Instituto Interamericano de Cooperación para la Agricultura (IICA), 2010.
- Informe de vigilancia tecnológico. Biocarburantes líquidos: biodiesel y bioetanol, Fundación para el conocimiento madri+d, CEIM, Juan Manuel García Camas, José Angel García Laborda, 2006.
- La industria de biocombustibles en el MERCOSUR. Red MERCOSUR de Investigaciones Económicas, Andrés López, 2009.
Bibliografía sobre Bagazo
- Bagazo de caña de azúcar: ¿energía o etanol carburante? Ing. Francisco Diez Torres e Ing. Norge Garrido Carralero.
- Consideraciones sobre el aprovechamiento racional del bagazo de caña como combustible, Carlos J. Agüero, Jorge R. Pisa y Roberto L. Andina, ISSN 1668 – 9178, 2006.
- Poder calorífico del bagazo de caña de azúcar, Armando C. Agüero, Jorge R. Pisa, Carlos J. Agüero y Adolfo Torres Bugeau.
Material aportado por la Sra. Silvana Martínez de DINAMA
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