Biomasa. (conjunto de materiales orgánicos generados a partir de la fotosíntesis o bien evolucionados en la cadena biológica)

Transcripción

1 UNIVERSIDAD NACIONAL AGRARIA LA MOLINA LIMA PERU LER FIA UNALM INVESTIGACIONES EN BIOMASA RESIDUAL EN A UNALM José L. Calle M., Ph.D. Profesor Principal Jefe Laboratorio Energías Renovables Facultad de Ingeniería Agrícola erenovables@lamolina.edu.pe biodiesel@lamolina.edu.pe

2 Laboratorio de Energías Renovables (LER-UNALM) (áreas principales de investigación) y Fotovoltaicos: Bombeo solar de baja presión para riego tecnificado. y Foto térmicos: Fotocalisis, desaladores solares, secado solar, cocinas mejoradas de adobe, bioclimaticos (invernaderos). y Bioenergía: Biodigestores, Biocarburantes a partir de aceites y grasas animales residuales. Y, combustible segunda generación y Evaluación de especies nativas no comerciales como fuente de energía en la Selva amazónica. Energía descentralizada y Capacitación: Pre grado, Post grado y doctoral. y Servicios de análisis básico de aceites y biodiesel.

3 Biomasa (conjunto de materiales orgánicos generados a partir de la fotosíntesis o bien evolucionados en la cadena biológica) Biomasa vegetal (como consecuencia de la fotosíntesis) Biomasa residual (residuos de producción, residuos de consumo o de transformación) Biomasa animal ( organismos que consumen biomasa vegetal, generan residuos) Biomasa Fósil (Carbón, gas natural y petróleo, producido en períodos geológicos a través de mecanismos bioquímicos y/o físico-químicos)

4 Biocombustibles y Combustible de origen orgánico que no se ha fosilizado. y Definición sencilla de combustible: cuerpo solido, liquido o gaseoso capaz de arder.. Líquidos 1era generación 2nda generación Sólidos Gaseosos Biodiesel Aceite vegetal carburante Etanol anhidro Etanol hidratado Etanol Aceite de pirólisis Leña para uso doméstico Bosta, estiércol Carbón vegetal Residuos agrícolas Briquetas / Pellets Biogas Gasificación

5 POLITICA PERUANA y Promover el uso optimo de los recursos energéticos en especial los «recursos renovables» y Planificar el reto de «Desarrollo Sostenible» yactualizar las normas de acuerdo a los cambios tecnológicos promoviendo la inversión y respetando nuestros ecosistemas y comunidad y Desarrollar sistemas energéticos respetando el medio ambiente y biodiversidad.. Perú cuenta con 83% de los ecosistemas del mundo. y Aumentar electrificación rural,, seguir disminuyendo la pobreza: > 53%, > 30%

6 Marco legal para las renovables y bioenergía y Reglamento de la Ley N Ley de promoción del mercado de biocombustibles. y Plan Referencial de Energía al 2015, Lima 2002 MEM. y Lineamientos de Política para el sector energía, Lima MEM 2002a y Ley de electrificación rural y de localidades aisladas y de frontera. (Ley N 27744,30/05/2002). y Proyecto de Ley de Energías renovables-osinerg. y Proyecto Especial de Tecnologías limpias-concytec

7 Disposición de la Biomasa y REGIÓN COSTA: x Bosques secos norte x Bagazo, cascarilla/pajilla arroz, residuos maíz, etc x Destino industria: alimentación, panaderías, fabrica ladrillos x Consumo domestico. y REGIÓN SIERRA: x Bosques quinuales restringido; totorales y yaretas x Uso alto de biomasa para necesidades de cocción básicas. x Zona pobre con falta de recursos. y REGIÓN SELVA: x Uso abundante, no hay restricción x Concesiones forestales descontroladas. x Residuos agrícolas: café, cacao, maíz, cascarilla/pajilla arroz etc

8 BALANCE DE RESIDUOS AGRÍCOLAS 2008

9 PROYECCIÓN AL 2012 y 2015 (M TJ) Biomasa residual Promedio Diferencia Caña de azúcar Sorgo azucarado Follaje 1/ Bagazo integral 2/ Médula 3/ Follaje 1/ N. A Bagazo integral 2/ N. A Médula 3/ N. A Algodón Broza 4/ Arroz Cáscara 5/ + tallo 6/ Maíz A. Duro Tallo 7/ TOTAL A B MONDERS.A.C

10 BALANCE DE RESIDUOS PECUARIOS 2008

11 Principales cultivos energéticos potenciales para el país Cultivo Para Ubicación Palma aceitera Biodiesel Amazonía Piñón Blanco Biediesel Amazonía, Costa (Jatropha) Caña de azúcar Etanol Costa, Amazonía Higuerilla Biodiesel Amazonía Costa Caña Brava Bio-oil Amazonía Colza Biodiesel Sierra

12 Producción maderable en el Perú (no existe datos de residuos, aserrín, etc) Industria Maderera: Fuente MAA, 1990 PRODUCCION PIARFON BAP 2004 y m3/ha. y Desperdicios: Trozas en Canchón 15%, trozos olvidados en el bosque 7% y Madera Aserrada 67%, del cual el 48% en utilizado, el resto puede usarse para producción de Energía. PROPUESTAS: y Producción de calor de proceso : secado de la madera, calefacción. Cogeneración : y Caldera + motor a vapor (debajo 1000 Kw.) y Caldera alta presión (25-65Bars) + turbina a partir de 1000 Kw. y Gasógeno + motor hasta 400 Kw. y 2 Kg. de biomasa seca para producir 1 Kwh. y Tn por año para una potencia instalada de 1MW. y Energía: industria, turismo, etc m3/año Laminas Madera Terciada Parquet Chapas Decorativas Maderas Aserradas (465 Aserraderos) Selva Central 42% Oriente 40% Selva Sur 15% Selva Norte 3%

13 PROYECTOS UNALM BIOENERGETICOS

14 Áreas de Investigaciones en biodiesel en la LER-UNALM yzonas urbanas con aceites industriales residuales: x Reciclar aceites comestibles usados y disminuir contaminación, mejorar calidad alimentación x Reciclado de Grasas animales (pollo), residuos producción de fabricas de harina/aceite pescado. y Zonas Rurales aisladas amazónicas x Diseño de sistemas de producción a pequeña escala ( >1,800 comunidades aisladas 12% población peruana selva): reactores biodiesel, peletizacion y gasificación y Prueba en motores (potencia, torque y rendimiento) yfuturo: Algas para alimento y tratamiento de aguas servidas/negras.

15 Universidad Politécnica Cataluña (gasificador)

16 GASIFICACION Defecto de oxígeno. Producción de monóxido y dióxido de carbono, hidrógeno y metano. La temperatura de operación factor importante para obtener un buen rendimiento (mínima de 700a800ºC) Se obtiene un gas denominado gas de gasógeno o gas pobre, de bajo poder calorífico Uso directo en unidades de combustión, para obtener electricidad y vapor.

17 PIROLISIS Descomposición de la materia orgánica por la acción del calor y en ausencia de oxígeno. Tº promedio 200 a 300 ºC Materias estudiadas: subproductos agrícolas y forestales y los residuos sólidos urbanos. Productos: Gas (hidrógeno, óxidos de carbono e hidrocarburos gaseosos, líquido (compuestos hidrocarbonados complejos - alcoholes), residuo sólido (carbones, alquitranes y cenizas)

18 Objetivos: producción de gas de síntesis (problema alquitrán) Proyectos de demostración a pequeña escala Grandes instalaciones 10 y 100 MW de electricidad pequeña escala (5 a 100 kw) Alumbrado Cocina Calefacción Uso familiar 18

19 Columna gasificadorufpa para construir en UNALM

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21 Talleres y Cursos

22 Talleres/cursos grupales internacionales

23 Manejo residuos solidos Pellets yse diferencian de las briquetas por su tamaño. yson de alta densidad, y No necesitan aglutinante, yse transporta más fácilmente, ypensado para alimentación

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25 Briquetas y De formas variables. ysu cohesión se logra mediante una materia aglutinante y presión

26 Manejo de bosques en Incendios forestales (Barcelona)

27 Aplicaciones de algunos residuos solidos

28 Antecedentes del Proyecto Biodiesel y 2003: x 1er proyecto I+D, CONCYTEC x Producción de Biodiesel a pequeña escala x Mención honrosa CONAM y 2004: Biodiésel bus y 2005: Pasantía en Brasil ITAYUBA - NEST x 2do. Proyecto I+D CONCYTEC x Desarrollo de un sistema sostenible para la amazonia peruana y 2006: x Planta piloto (180l t/día) financiado por CONCYTEC x 3er proyecto I+D de CONCYTEC x Producción de etanol con tecnología intermedia para producción de etilesteres x Panamericana2006 ProBiodiesel y 2007 x Equipamiento de laboratorio de Energías Renovables para análisis de calidad del biodiesel, financiado por CONCYTEC y x Residuos agroindustriales en combustibles de segunda generación x Producción de micro algas en tratamiento de aguas residuales para purificación del agua y bioenergía (propuesta)

29 RESIDUOS LIQUIDOS (aguas residuales)

30 REACTOR EXPERIMENTAL a pequeña escala (aceites residuales) y Reactor piloto: x Capacidad: 50 lt/batch. x Resistencia: 1500 W. x 2 motores eléctricos con agitador de 150 RPM. x Condensador para recuperar alcohol. x Termostato para controlar temperatura. x Tanque de metóxido. x Sistema de lavado por bombeo de aire. Tanque de Metóxido Tablero de Control Recuperador de alcohol Agitadores Tanque Transesterificación

31 Planta piloto FIA-UNALM-CONCYTEC (180 lts/batch)

32 Esquema de planta piloto Capacidad: 180 litros/batch hasta 1 ton/dia

33 PROYECTO UNALM: biodiesel a partir de aceites usados del comedor UNALM Comedor universitario Reactor Biodiesel Bus 33

34 RESIDUOS: biodiesel a partir de grasas de pollos En lima se consume 27 M Kg de pollo/anio. La mayor parte se desperdicia Uso de enzimas hidrolizantes Producción de proteínas y grasa liquida. Efecto colateral: Manejo de residuos Promueve una buena alimentación. Reducción de emisiones como biodiesel.

35 Replicabilidad: «Empresa Biocuzco» (recicla 30% aceites usados de hoteles y 38% de restaurants en la ciudad del Cuzco)

36 Resultados del Proyecto ( ) y Su aplicación es mayormente ambiental y de manejo de residuos líquidos; ; en adición promueve buena salud y menos emisiones. y Genera rentabilidad entre productores, insumo sin costo. y Desde 1994: se dictaron 14 cursos cortos sobre: «Producción de biodiesel a pequeña escala» y Se creo la «Comunidad Ambiental Molinera» (CAM), y por ende el CLYRA para capacitar difundir y fomentar el reciclado de aceites. y Existen aproximadamente 24 empresas entre dedicadas al negocio de Biodiesel a partir de los aceites comestibles usados; para uso propio, en canje, y ahora ultimo no solo vehículos sino calderos.

37 OTROS RESIDUOS: biodiesel a partir de grasas de pollos En lima se consume 27 M Kg de pollo/anio. La mayor parte se desperdicia Uso de enzimas hidrolizantes Producción de proteínas y grasa liquida. Efecto colateral: Manejo de residuos Promueve una buena alimentación. Reducción de emisiones como biodiesel.

38 EVALUACION DE CULTIVOS NATIVOS para Biodiésel y Oleaginosas amazónicas: Nombre común Nombre científico Parte oleaginosa Rendimiento estimado de aceite en plantaciones (kg/ha/año) Contenido de aceite del fruto o semilla (%) Aguaje Mauritia flexuosa Pulpa ,1 Almendro Caryocar villosum Pulpa y semilla 270 Almendro colorado Caryocar glabrumm Semilla 37 Babasu Orbignia phalerata Semilla Bacuri Platonia insignis Semilla 46 Castaña Bertholletia excelsa Semilla ,3 Chopé Gustavia longifolia Pulpa 30 Coco Cocos nucifera Endocarpio Copoasu Theobroma grandiflorum Semilla Hamaca Huayo Couepia dolicopoda Semilla Huasaí Euterpe precatoria Pulpa y semilla Inchi Caryodendron orinocense Macadamia Macadamia integrifolia Almendra 78 Marañón Anacardium occidentale Nuez 46,3 Olla de Mono Lecytis pisonis Almendra Palma aceitera Elaeis guineesis Pulpa y semilla 4000 Pijuayo Bactris gasipaes Pulpa y semilla Piñon/ Tempate Jatropha curcas Semilla 1700 Poloponta Elaeis oleifera Pulpa y semilla ,2 Sacha Inchi Plukenetia volubilis Almendra 51,4 Sacha Mangua Grias neuberthii Pulpa 165 Sinamillo Oenocarpus mapora Pulpa Total Acrocomia totai Pulpa y semilla (pulpa) 60 (almendra) Tucuma Astrocaryum vulgare Pulpa y semilla 43,7 Umari Poraqueiba sericea Pulpa ,2 Ungurahui Oenocarpus bataua Pulpa ,3 (mesocarpo) 14,5 (epicarpo) Uxi Dickesia verrucosa Pulpa 20,2 Fuentes: Coello et al, 2006; Tratado de Cooperación Amazónica, 1997; Villachica, Huicungo (Astrocaryum huicungo) Ungurahui (Oenocarpu s bataua) Pijuayo (Bactris gasipaes) Aguaje (Mauritia flexuosa ) Sacha mangua (Grias sp.) Sacha inchi (Plukenetia volubilis)

39 Biodiesel como alternativa bajar presión contaminación de Reservas: Pacaya Samiria, 4 MM ha y 20 poblados y Región Loreto, Provincia Requena, Distrito Jenaro Herrera. y Diseño de sistemas sostenibles a pequeña escala y Estudios de zonificación agro - ecológica y Evaluación de especies oleaginosas no comestibles

40 Prueba en motores con Biodiesel: Potencia, torque, consumo y opacidad Comparativo de la Potencia vs. RPM del Motor Usando Petróleo Diesel, Biodiesel y Diferentes Combinaciones Comparativo de consumo de Biodiésel de palma con Diesel 2 Consumo de Combustible (L/hr) 22,000 19,000 Consumo L/hr 16,000 13, ,000 D2 B2 B5 B10 B20 B30 B50 B100 Mezclas Comparativo de Medida de la Opacidad en un Motor Usando Petróleo Diesel, Biodiesel y Diferentes Combinaciones de Estos Fuente: Augusto Zingg, UNALM 2004

41 Prueba de emisiones a diferentes altitudes (hasta > 5,000 m.s.n.m.) Se esta evaluando biodiesel: Opacidad, Hidrocarburos (HC),Monóxido (CO) y Dióxido de carbono (CO 2 ), oxigeno (O 2 ), óxidos de nitrógeno (NOx) y consumo de combustible. RESULTADO: pendientes.

42 CULTIVOS ACUATICOS y El cultivo de algas. Macrocystis pyrifera, gran productividad y alta eficacia fotosintética rendimiento aproximado de 76 Tm/ha ha.añoaño y Algas unicelulares, géneros Chlorella, Scenedesmus y Spirulina. La productividad de estos vegetales oscila alrededor de las 100 Tm/ha.añoaño de materia seca. y Jacinto de agua (Eichornia crassipes), en algunos casos rendimientos de hasta 150 Tm/ha.añoaño de materia seca.

43 Proyecto difusión reciclaje Come Limpio y Recicla Aceite CLYRA -CAM y Grupo de estudiantes de la Comunidad Ambiental Molinera (CAM). y Encargados de capacitar/organizar a todos los cafetines de la UNALM en reciclar su aceite usado. y Ejecutar proyectos pilotos en diferentes tipos de distritos/asentamientos humanos. y Capacitar y difundir la importancia de manejo de residuos líquidos y Impactos de aceites usados que son reciclados en: cocción de alimentos, producción de jabón, alimento de animales, purificados y mezclados con aceite virgen así como en producción de otros alimentos.

44 Proyecto: «Como Limpio y recicla» de la CAM.

45 BARREDAS y Sostenibilidad: técnico, económico, social y ambiental y Mecanismos financieros de difícil acceso. y Tecnologías no siempre accesibles y Información escasa de recursos energéticos. y Limitadas capacidades locales, falta capacitación. y Modelos demostrativos a pequeña escala y Modelos de gestión insostenibles, falta capacidad gestion. y Inclusión social, genero, generación de microempresas. y Coordinación entre comunidades campesinas y gobiernos locales