OPCIONES PARA LA PRODUCCIÓN DE BIODIESEL A PEQUEÑA ESCALA EN EL PERÚ

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Julia Macías Castillo
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1 OPCIONES PARA LA PRODUCCIÓN DE BIODIESEL A PEQUEÑA ESCALA EN EL PERÚ PhD José Luis Calle Maraví, UNALM Javier Coello Guevara, ITDG Paula Castro Pareja, UNALM Mirtha Nazario Ramírez, UNALM Fernando Acosta Bedoya, UAP ITDG UNALM CONCYTEC Abril 2004

Guevara, ITDG Paula Castro Pareja, UNALM Mirtha Nazario

2 Antecedentes Pruebas realizadas en ITDG y la UNALM (2000). Proyecto piloto de producción de biodiesel en la selva amazónica de las provincias de Tambopata (Madre de Dios) y Padre Abad (Ucayali) (2001). Proyecto Planta demostrativa de refinación de aceites y elaboración de biodiesel a partir de recursos naturales renovables (2001).

de Tambopata (Madre de Dios) y Padre Abad (Ucayali) (2001).

3 El biodiesel BIOCOMBUSTIBLE: producto que se obtiene de materias primas de origen agropecuario, agroindustrial o de otra forma de biomasa y que cumple con las normas de calidad establecidas por las autoridades competentes. BIODIESEL: biocombustible renovable derivado de aceites vegetales o grasas animales que puede ser utilizado como sustituto o aditivo del diesel convencional.

establecidas por las autoridades competentes.

4 Líneas de investigación Producción de Biodiesel a pequeña escala a partir de Recursos Oleaginosos Amazónicos (CONCYTEC) Producción de Biodiesel a pequeña escala a partir de Aceites Comestibles Usados (UNALM)

Amazónicos (CONCYTEC) Producción de Biodiesel a

5 Objetivos de la investigación Evaluar insumos oleaginosos. Proponer modelos tecnológicos para producción de biodiesel a pequeña escala. Evaluar producción de biodiesel A partir de recursos oleaginosos amazónicos A partir de aceites usados. Probar funcionamiento y emisiones En tractores de uso agrícola En generadores diesel En vehículos de transporte. Difusión: red, cursos, talleres, congresos, etc.

Evaluar producción de biodiesel A partir de recursos oleaginosos amazónicos A partir de aceites

6 Producción de biodiesel Recolección y/o extracción de aceites Determinación de acidez del aceite Transesterificación Separación de glicerina Uso: - Briquetas - Purificación y venta Lavado y filtrado de biodiesel Uso en motores de combustión interna

Separación de glicerina Uso: - Briquetas - Purificación y

7 Transesterificación Aceite vegetal Grasa animal Agitación Calor Metil- o etilester (BIODIESEL) Metanol o etanol Transesterificación Catalizador: NaOH o KOH Glicerina Recuperación del alcohol

8 Producción en laboratorio Evaporador rotativo Agitación y temperatura controladas

9 Planta piloto de biodiesel (diseño) Tanque de metóxido Condensador de alcohol Tanque de biodiesel

10 Planta piloto de biodiesel (reactor) Laboratorio de Energías Renovables UNALM

11 Planta artesanal de biodiesel Prensa hidráulica Reactor en construcción Briquetas

12 Energía en la Amazonía Peruana Limitado acceso a la energía eléctrica de la red de distribución nacional. Uso intensivo de leña para cocinar: Deforestación. Uso de generadores diesel para otras actividades: Altos costos de transporte del combustible. Contaminación de ríos por donde se transporta. Contaminación atmosférica, ruidos, y altos costos de mantenimiento.

Uso de generadores diesel para otras actividades: Altos costos de transporte del

13 Oleaginosas de la Amazonía más conocidas Fruto Castaña Bertholletia excelsa Producción fruto Producción aceite (Ton / Ha.año) (Kg / Ha) 6.1 (aguajales naturales - Perú) (monocultivo -100 plantas/ha) (monocultivo) 7.5 (plantaciones -25 plantas/ha) Pijuayo Bactris gasipaes Piñon / Tempate Jatropha curcas Umari Poraqueiba sericea (forma natural) (mesocarpo) 3.27 (plantaciones) (plantación) 14.5 (epicarpo) Babasu Orbignia phalerata Coco Cocos nucifera Palma Aceitera Nombre científico Eleaeis guineesis Lípidos (%) Aguaje Mauritia flexuosa 21.1 Ungurahui Oenocarpus bataua Fuente: Villachica (1996); TCA (1996, 1997); Lescano (1996); Barriga (1994); Cabrera (1979) Elaboración: propia.

3 Pijuayo Bactris gasipaes 10-24 2000 23 Piñon / Tempate Jatropha curcas 4.8 1700 30-38 Umari Poraqueiba sericea 9.8 2077.6 21.2 1.6-3.5 (forma natural) 240-525 19.3 (mesocarpo) 3.

14 Insumos oleaginosos probados Aceite de aguaje Aceite de umarí Aceite de sacha inchi Aceite de palma Aceite de palmiste Aceite de castaña Aceite de tempate o piñón Aceite de ricino o higuerilla (por transesterificar) Aceite de pijuayo (en extracción)

Aceite de castaña Aceite de tempate o piñón Aceite de ricino o

15 Aceite y biodiesel de aguaje Aceite y biodiesel de umari Aceite y biodiesel de sacha inchi Aceite y biodiesel de tempate

16 Rendimientos Insumo Aguaje Umari Tempate Ricino Palma Palma Parte útil Pulpa Pulpa Semilla Semilla Pulpa Pulpa Rendimiento aceite teórico (% del fruto) 3.00% 5.36% 5.25% 8.55% Proceso de extracción Hervido Prensado Hervido Prensado Prensado Se obtuvo el Se obtuvo el Rendimiento extracción (% aceite aceite 0.34% 0.84% 2.35% 4.01% del fruto) directamente directamente Rendimiento extracción (obtenido vs. teórico) 11.44% 28.07% 0.00% 44.85% 46.86% Acidez del aceite (g NaOH / lt aceite) Rendimiento biodiesel vs. aceite 81.02% 90.58% 77.86% % 72.64%

55% Proceso de extracción Hervido Prensado Hervido Prensado Prensado Se obtuvo el Se obtuvo el Rendimiento extracción (% aceite aceite 0.34% 0.

17 Costos Se ha estimado un costo de S/ solo para el proceso de producción de biodiesel, bajo los siguientes supuestos: Reactor artesanal que produce 50 lts por lote. Sin consumo de energía eléctrica: calor de briquetas o leña y agitación manual. Sin costos de transporte dado que sería para uso local. No se ha incorporado los costos de los insumos (aceite, alcohol y metanol), que serán variables según la ubicación y la calidad de los mismos.

produce 50 lts por lote. Sin consumo de energía eléctrica: calor de briquetas o leña y agitación manual.

18 Problemática de los aceites usados Caso UNALM Inadecuada disposición final de los aceites desechados. La generación de aceites usados en el comedor universitario es de aproximadamente 50 Lt semanales, dependiendo del tipo de alimento preparado. Es un aceite de buena calidad, debido a que se usa solo una vez. Actualmente se botan al desagüe. La producción de biodiesel se presenta como una alternativa para la disposición de estos aceites usados del comedor. Disposición final adecuada que evita la contaminación de las aguas. Mejora de las emisiones de gases de los buses de la universidad al ser utilizado el biodiesel como aditivo al combustible.

Es un aceite de buena calidad, debido a que se usa solo una vez. Actualmente se botan al desagüe.

19 Biodiesel proveniente de aceite usado Trabajos de tesis en ejecución: Aprovechamiento de aceites vegetales de desecho generados por el comedor universitario de la UNALM para la elaboración de un biocombustible: biodiesel (Mirtha Nazario Ramírez). Evaluación del funcionamiento de un motor diesel utilizando mezclas de biodiesel proveniente de aceites usados y diesel 2 (Fernando Acosta Bedoya).

biocombustible: biodiesel (Mirtha Nazario Ramírez).

20 Biodiesel proveniente de aceite usado Pretratamiento del aceite por presencia de sólidos y/o humedad. Evaluación del uso de sólidos en alimentación animal. Determinación de la acidez libre para calcular la cantidad de catalizador a utilizar.

Evaluación del uso de sólidos en alimentación animal.

21 Biodiesel proveniente de aceite usado Aceite usado del comedor de la UNALM con adecuadas características para producción de biodiesel. Reactor diseñado para procesar volumen de aceite desechado en el comedor de la UNALM. Se han determinado los parámetros ideales para producir biodiesel con este aceite. Biodiesel producido cumple con estándares internacionales de calidad. Rendimiento del 89.6% de biodiesel en relación con el aceite utilizado. Se está desarrollando un sistema de recolección de los aceites del comedor para su transformación en biodiesel.

22 Estimado de costos La Molina Rubro Unidad Cantidad Costo unitario (Soles) Costo total (con IGV) Subtotales por lote Subtotales por galón Insumos Aceite usado litros Soda cáustica kilogramos Metanol litros Proceso Electricidad kwh Agua m Mano de obra horas hombre Depreciación del equipo Transporte COSTO TOTAL (Nuevos Soles, inc. IGV) Si el aceite cuesta S/ por litro, el biodiesel costaría S/ por galón.

23 Parámetros evaluados en el biodiesel obtenido Rendimiento en volumen (biodiesel : aceite) Viscosidad cinemática comparada Densidad Número de cetano Poder calorífico Punto de inflamación Contenido de agua y sedimentos En ejecución: Pruebas de rendimiento y emisiones en motores

24 Análisis Físico-Químicos del Biodiesel Caracteristicas Unidades Norma Peruana Diesel 2 Norma USA Biodiesel Biodiesel palma Biodiesel aceite usado Diesel Nº 2 Punto de inflamación C 52 > Agua y sedimentos % volumen, (máx.) Carbón conradson % masa (máx.) 0.35 < Cenizas % masa (máx.) Temperatura de destilacion al 90%, C Viscosidad cinemática cst a 40 C (mm 2 /s) Corrosión en lámina de cobre 3 h, 50 C lámina n 3 < nº 3 01:00 a.m. Número de cetano (mínimo) 45.0 > Gravedad API a 60 F Poder calorífico bruto kj/kg BTU/lb Poder calorífico neto kj/kg BTU/lb

25 Pruebas en Buses Consumo: Biodiesel 100% Diesel GNC Total km Consumo carburante lts lts m 3 Consumo a los 100km Emisiones (gr/kwh) lts/100 km lts/100 km m 3 /100 km 7.15 km/gal 7.99 km/gal 1.40 km/m 3 Biodiesel 100% GNC Euro 3 CO HC NO x Partículas Los vehiculos a Biodiesel no emiten compuestos de azufre. Las emisiones de CO 2 se recombinan con el ciclo de producción del biocombustible, reduciendo sus emisiones netas. Fuente: IDAE Diciembre 1997

26 Pruebas de Potencia B100 (rojo) vs. Diesel (verde) B20 (rojo) vs. Diesel (verde) Fuente: Marco Torres, Universidad de los Llanos, Colombia, 2003

27 Pruebas de Opacidad Media ACPM vs Mezclas % Opacidad Tiempo (seg) ACPM Bio 10% Bio 20% Bio 30% Fuente: Marco Torres, Universidad de los Llanos, Colombia, 2003

28 Pruebas de Opacidad Máximos ACPM vs Mezclas biodiesel % Opacidad Tiempo (seg) ACPM BIO 10% BIO 20% BIO 30% Fuente: Marco torres Universidad de los Llanos, Colombia, 2003

29 Perspectivas Principales barreras: Costo de aceites vegetales cuando se emplean cultivos oleaginosos tradicionales. Logística de aprovisionamiento de la materia prima en el caso del aprovechamiento de aceites vegetales usados.

30 Perspectivas Retos: LCB (Low cost biodiesel) Project: ITDG (Reino Unido). UNALM (Perú). Universidad Politécnica de Madrid (España). Università di Roma La Sapienza (Italia). Universidad de los Llanos (Colombia). Universidad Nacional de Ingeniería (Nicaragua).

31 Perspectivas Retos: Aprovechamiento de aceites usados a mediana escala ( nivel distrital?):

32 Agradecimientos Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología (CONCYTEC) Universidad Nacional Agraria la Molina (UNALM) Intermediate Technology Development Group (ITDG) Candela Perú Alicorp S.A.

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