PLAN ESTRATÉGICO DEL SECTOR ENERGÉTICO DE LA REPÚBLICA DEL PARAGUAY ( ) 1. PRESENTACIÓN... 2

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1 ANEXO 8. EL BIODIESEL: UN RETO PARA PARAGUAY ÍNDICE 1. PRESENTACIÓN VENTAJAS E INCONVENIENTES DEL USO DE BIODIESEL BENEFICIOS POTENCIALES DERIVADOS DEL USO DE BIODIESEL ANÁLISIS ECONÓMICO DE LOS BIOCOMBUSTIBLES ERROR! MARCADOR NO DEFINID 5. TIPOS DE CULTIVO Y ACEITES PROBLEMAS DERIVADOS DEL USO DE ACEITES VEGETALES ESTERIFICACIÓN... ERROR! MARCADOR NO DEFINIDO. 8. ANÁLISIS DE BIODIESEL EN PARAGUAY NORMATIVAS EUROPEAS LÍNEAS PRIORITARIAS DE ACTUACIÓN EN AL ÁREA DE BIOCARBURANTES... ERROR! MARCADOR NO DEFINIDO. Anexo 8. El Biodiesel: Un reto para Paraguay 1

2 1. PRESENTACIÓN Debido a la importancia que se ha dado a la incentivación del biodiesel en la República del Paraguay, sobre todo tras la aprobación del Decreto N del 7 de febrero de 2001, se muestran a continuación los aspectos más relevantes de este tipo de biocombustible, así como las posibles líneas de actuación en el campo de los biocarburantes. Anexo 8. El Biodiesel: Un reto para Paraguay 2

3 2. VENTAJAS E INCONVENIENTES DEL USO DE BIODIESEL Entre las principales ventajas de utilizar biodiesel tenemos: - La polivalencia del empleo de este producto en su transformación en energía, bien para electricidad, calor, o directamente en un motor de combustión interna. - Los motores admiten este combustible. - El petróleo no durará siempre. - Diversificación de la producción agrícola hacia el tipo de cultivos con los que se puede obtener biodiesel. - Protección del medio ambiente; la combustión del aceite no altera el equilibrio del CO2 ; tienen menos sulfuros, se manipulan y almacenan con mayor facilidad, salvo excepciones. - Se disminuye la dependencia de los países productores de petróleo. - Aprovechamiento de los subproductos. Otras ventajas a reseñar con respecto al medioambiente son: - Los residuos se degradan en menos de 21 días en una cantidad de 98.3%. - La reducción de emisión de aldehídos del 60 al 70%. - Menor emisión de compuestos aromáticos, en un 40%. - Menor emisión de óxidos nitrogenados. - Ligero aumento del rendimiento energético, en algunos casos. - Desaparecen casi por completo las partículas carbonosas. - El hollín apenas es visible (aunque hay más partículas). - No es tóxico. Entre las desventajas más importantes se encuentran: - Las operaciones que requieren los combustibles antes de su empleo en el motor (aditivos, esterificación, calentamiento, etc.). - Las modificaciones, que, en general, necesitan los motores al querer utilizar estos combustibles alternativos. Anexo 8. El Biodiesel: Un reto para Paraguay 3

4 - El precio, que es mayor que el del combustible derivado del petróleo; este apartado, como todos los económicos, requiere una continua revisión, pero a largo plazo, acabará perdiendo la partida el petróleo, debido a un aumento progresivo de precio en línea con su creciente escasez y a la lógica disminución del coste del combustible alternativo, por los nuevos sistemas de extracción de aceite y mejores rendimientos obtenidos en cuanto se acepte su uso y se estudien más a fondo los sistemas industriales. Otros inconvenientes a señalar son: - Residuos en inyectores, cámara, pistón y asientos de válvulas. - Dilución del aceite del motor, lo que implica un aumento de la frecuencia del cambio del mismo. - Mayor frecuencia también en la sustitución del filtro de combustible (cada 130 h en vez de 200 horas). Anexo 8. El Biodiesel: Un reto para Paraguay 4

5 3. BENEFICIOS POTENCIALES DERIVADOS DEL USO DE BIODIESEL El desarrollo de nuevos cultivos energéticos y el uso alternativo de cultivos tradicionales puede producir una serie de beneficios potenciales, entre los que se pueden mencionar los siguientes: - Mejora en el uso de los recursos agrícolas y forestales. El desarrollo de mercados alternativos para productos agrícolas puede llevar a un mejor aprovechamiento del suelo y a incentivar, en el caso de Paraguay, el cultivo de especies como el tártaro, coco, maní, algodón, soja y otros, así como la implantación de nuevas especies oleaginosas tales como palma africana, cartamo, colza, etc. - Incremento en las rentas agrícolas y diversificación de mercados. Con estos programas de cultivos energéticos los agricultores diversificarían sus ingresos y aumentarían sus ganancias. - Revitalización de economías rurales y generación de empleo. Creando empleo directo debido al cultivo de los productos agrícolas y por la manufactura y comercialización del producto. - Mejora de la competitividad internacional. La producción de este tipo de cultivos podría generar excedentes que se exportarían al exterior. Anexo 8. El Biodiesel: Un reto para Paraguay 5

6 4. ANÁLISIS ECONÓMICO DE LOS BIOCOMBUSTIBLES Los biocombustibles presentan la ventaja de ser renovables, autóctonos y de interés medioambiental. Sin embargo, su producción cuesta en la actualidad el doble del precio del derivado del crudo. Por la tanto, no son competitivos sin alguna forma de apoyo económico. Debido al alto coste de su producción, la principal barrera que tiene el biodiesel para su introducción en el mercado no la constituyen las dificultades técnicas que presenta la sustitución del gasoil por biodiesel sino los problemas económicos que de una forma directa o indirecta se derivan de su empleo. Principalmente, estos aspectos económicos son los siguientes: - Aspectos fiscales. Inicialmente, puede tener ventajas debido a la exención de impuestos. Posteriormente, los gravámenes se acercarán a los tipos impositivos que afectan a combustibles fósiles con similares prestaciones. - El proceso de obtención del metiléster (producto final a usar en los motores) a partir de aceites vegetales condiciona la oferta del producto a un coste superior al del equivalente mineral aún en el caso de no haber gravado aquel y sí éste. - Las dificultades derivadas de adecuar los canales de distribución de los nuevos combustibles. Sin embargo el uso de biodiesel llevaría consigo un ahorro de divisas al tener que exportar menos productos petrolíferos y eventualmente una entrada de divisas se llegara a una producción tal que se produjeran exportaciones. En la actualidad, el coste mínimo de producción se obtiene cuando se trata de plantas de tamaño intermedio, como puede ser el caso del girasol. En cuanto a su uso, los principales consumidores de energía son el transporte y la industria. También se ha de tener en cuenta la existencia de subproductos, como la glicerina, cuyo mercado se vería enormemente afectado. La introducción de este nuevo tipo de combustibles pasa necesariamente por el apoyo (subvención) del Estado. Anexo 8. El Biodiesel: Un reto para Paraguay 6

7 5. TIPOS DE CULTIVO Y ACEITES El biodiesel se obtiene a partir de aceites vegetales. La utilización directa de aceites puros como combustible actualmente es inviable debido a que las diferencias entre las propiedades de ambos son muy acusadas, sobre todo en lo referente a la viscosidad. Debido a ésto el aceite puro debe de ser sometido al proceso de la esterificación para obtener metiléster. La tipología de los aceites es muy diversa, y depende también del cultivo de procedencia. La elección del tipo de cultivo no es fácil, teniendo en cuenta que hay más de 300 especies capaces de producir aceite en cantidades industriales. En general, es mayor la producción por unidad de superficie en las especies arbóreas pero, en cuanto tenemos en cuenta el factor económico, la recolección inclina la balanza hacia las especies arbustivas al estar ésta más mecanizada. En Europa el principal cultivo para estas necesidades energéticas parece ser la colza (rape), aunque no debemos despreciar el girasol sobre todo en España, donde se trata de un cultivo muy arraigado. Con respecto a Paraguay el cultivo con mayor potencial es la soja con 1,2 millones de hectáreas cultivadas en el país. Otros cultivos con potencial para ser utilizados para la producción de biodiesel son el algodón ( hectáreas), girasol ( hectáreas), maní ( hectáreas), sésamo ( hectáreas), tung (8.000 hectáreas), tártago (6.000 hectáreas) y coco (4.200 hectáreas). Para obtener el aceite bruto el sistema más utilizado es el de prensa, por ser más sencillo y fácilmente utilizable por cualquier instalación, por pequeña que sea, mientras que el sistema de disolventes (normalmente hexano) se deja para mayores cantidades. El rendimiento es distinto en ambos casos, pasando de un 32% en el primer caso hasta el 40% en el segundo, pues con disolvente se obtiene la casi totalidad del aceite de la semilla. Anexo 8. El Biodiesel: Un reto para Paraguay 7

8 6. PROBLEMAS DERIVADOS DEL USO DE ACEITES VEGETALES Los principales problemas que presenta la utilización de aceites vegetales como combustible en los motores son los siguientes: - Alta densidad de los aceites frente al diesel. - Inestabilidad de los mismos debido a las insaturaciones de los ácidos grasos. - Alto coste en comparación con los combustibles líquidos fósiles. - Una viscosidad excesiva que dificulta la fluidez del combustible. - Consumo específico mayor en los motores. La viscosidad, que es el problema limitante, implica la necesidad de aumentar la fluidez del aceite. Frente a esto, se plantean dos alternativas: - Conseguirlo por un calentamiento previo del aceite, con un posible funcionamiento en régimen dual del motor (empezar con gasoil y seguir con aceite), o bien con motores que no trabajen con empleo de inyección directa. - Modificar las propiedades químicas a través de una reacción de transesterificación que de lugar a un metiléster de mayor semejanza al gasóleo en cuanto a sus características. A pesar de los anteriores problemas técnicos que produce el uso de biodiesel, este tipo de aceites esterificados se puede emplear en cualquier motor de encendido por compresión, al ser sus variables similares a las del combustible ordinario. En el resto de los casos se pueden emplear emulsiones, o mezclas de gasóleo con el aceite, o tratarse previamente de algún modo. Se excluye, entre estos sistemas, el mezclado del aceite vegetal con gasóleo, que generalmente conduce a valores intermedios de las propiedades de ambos, y que se calculan por ponderación de las proporciones de los componentes. En muchos casos, la mezcla del 5 al 10% del aceite vegetal puro con gasóleo se hace sin ningún tipo de variación en los motores. Este proceso se viene utilizando corrientemente en varios países europeos, sin demasiados inconvenientes. Anexo 8. El Biodiesel: Un reto para Paraguay 8

9 Anexo 8. El Biodiesel: Un reto para Paraguay 9

10 7. ESTERIFICACIÓN La esterificación es el método más sencillo para acercar las características de los aceites a las del gasoil, y el resultado es lo bastante bueno como para que se pueda hacer la sustitución sin que el motor sufra menoscabo alguno. Únicamente, es preciso tener cuidado en algunos aspectos puntuales, como puede ser el ataque del éster sobre algunas conducciones, depósitos en la bomba de inyección y en la cámara de combustión, dilución en el aceite lubricante. Todo esto tiene una solución bastante sencilla consistente en la elección adecuada de ciertos materiales y lubricantes, y efectuando un mantenimiento con mayor frecuencia. Previamente, se exige la extracción y refino del aceite de semilla. Se mezcla con un exceso de metanol (la relación estequiométrica es de tres moles de alcohol por mol de aceite) en presencia de un catalizador de la reacción (que suele ser KOH). Poniendo doble cantidad de alcohol (que es lo normal), se necesita un tiempo comprendido entre 1 y 8 horas (según la temperatura) para obtener el metiléster, a la vez que una fase acuosa a base de glicerina. Lo normal es usar un reactor discontinuo con un agitador. Para grandes producciones, se puede emplear un método continuo. La reacción se puede parar añadiendo ácido fosfórico. Se separa la fase acuosa. Se evapora el alcohol en exceso, destilándolo para volverlo a emplear. Adicionalmente, se puede centrifugar el éster para eliminar cualquier residuo de agua. El esquema del proceso completo se muestra a continuación: Anexo 8. El Biodiesel: Un reto para Paraguay 10

11 PROCESO DE PRODUCCIÓN DE BIODIESEL ACEITE METANOL KOH TRANSESTERIFICACIÓN SEPARACIÓN FASE ÉSTER FASE GLICERINA EVAPORACIÓN EVAPORACIÓN METANOL ÉSTER GLICERINA METANOL Anexo 8. El Biodiesel: Un reto para Paraguay 11

12 El flujo de masa a través de una planta de proceso es el siguiente: FUENTE: Los Biocombustibles. M. Camps y F. Marcos. Ediciones Mundi-Prensa, 2002 Un rápido estudio indica que 100 kg de aceite y 11 kg de metanol (con catalizador) producen en una hora (a 70 C) una cantidad de 100 kg de biodiesel y 11 kg de glicerina. Si consideramos una producción de semilla de colza de 3 t/ha con un porcentaje del 40% de aceite (que podría llegar al 45 ó al 50%), obtendremos una producción neta de kg/año.ha de combustible (1.300 litros). Además, proporcionaría una cantidad de kg de harina útil para alimentación animal, así como 3 toneladas de paja. El principal problema que aparece en este proceso es la ausencia de una definición exacta del producto. Las especificaciones se elaboran paulatinamente y de forma discontinua, ofreciendo unos resultados diferentes entre los distintos Estados y no siempre contrastados. Anexo 8. El Biodiesel: Un reto para Paraguay 12

13 8. ANÁLISIS DE BIODIESEL EN PARAGUAY Las conclusiones de un estudio similar al anterior, en el que se emplean los cultivos típicos de Paraguay, se muestran a continuación: Cultivo Rendimiento (kg semilla/ha) % Aceite/kg kg aceite producido/ha Litros aceite/ha kg metanol necesario/ha kg glicerina producida/ha Soja ,2 54,3 54,3 Girasol ,09 463,8 47,1 47,1 Maní ,2 58,3 58,3 Algodón ,0 29,0 29,0 Sésamo ,0 66,0 66,0 Tártago ,0 55,4 55,4 Tung ,0 73,9 73,9 Coco ,8 44,6 44,6 FUENTE: Ministerio de Industria y Comercio de Paraguay. Propuesta de un Plan Nacional de Biodiesel (Ing. Agr. Ronaldo Dietze). Si consideramos un escenario, como el elegido en países como Argentina y Francia, en el que el gasóleo consumido tuviera una mezcla del 20% de biodiesel (B20) y teniendo en cuenta que Paraguay consume m 3 anuales, la necesidad de biocombustible sería de ton/año ( m 3 /año). Suponiendo que todo el biodiesel se produce a partir de semilla de soja la cantidad necesaria de ésta (teniendo en cuenta que sólo se obtiene un 19% de aceite) sería de ton/año. Además, serían necesarias ton de metanol al año y junto con el biodiesel se obtendrían ton de glicerina y unas toneladas de pellet de soja. Como el rendimiento del cultivo de soja es de kg/ha para producir las ton/año se necesitaría cultivar hectáreas de soja. Si el escenario fuera el B5 se necesitarían ton/año de biodiesel, lo que Anexo 8. El Biodiesel: Un reto para Paraguay 13

14 implicaría una cantidad de semilla de soja de ton/año y ton/año de metanol, produciéndose ton/año de glicerina y unas ton/año de pellet de soja. La superficie cultivable sería entonces de hectáreas. Un estudio por el INTA Argentino (Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria) y la American Soybean Association muestran el siguiente análisis económico para la producción de biodiesel. El costo de instalación de una planta industrial para elaborar biodiesel a partir de aceites vegetales puede oscilar entre 450 US$ por cada ton/año para una planta con una capacidad pequeña, lo que significa unos US$ para una planta del orden de las ton/año de biodiesel, y 150 US$ por cada ton/año para una planta de gran capacidad instalada, es decir, alrededor de US$ para una instalación capaz de producir alrededor de ton/año de biodiesel. El estudio se realizó para una planta elaboradora de biodiesel a partir de soja, asociada a una planta aceitera con una capacidad de molienda de ton/año de soja, la que se destina en su totalidad a la producción de biocombustible líquido. Resulta de esta manera una capacidad de producción de ton/año de biodiesel, y se requiere una inversión de US$ para el montaje de la planta de proceso (independiente de la planta aceitera) cuya materia prima es el aceite y genera como coproductos, además del biodiesel, ton/año de glicerina. Este producto se vende aproximadamente a 1,80 US$/l generando un crédito de subproductos que permite bajar contablemente el costo de producción del biodiesel. Este costo es muy sensible al de la materia prima principal (el aceite de soja en este caso). Si se toma el precio de 360 US$/ton, resulta un costo de producción del biodiesel de soja de 0,42 US$/l, que se eleva a 0,50 $/l al sumarle un 20% de ganancia comercial para la empresa elaboradora. Este precio coincide por el estimado por la Comisión Europea en su Directiva relativa al Fomento del uso de biocarburantes en el transporte que es de 0,5 euros/l. Si se toma el máximo histórico de cotización del aceite de soja (670 US$/ton en mayo de 1998), resulta un precio de biodiesel en planta de 0,95 US$/l. Por otro lado, considerando el mínimo histórico de cotización del aceite de soja (200 US$/ton como promedio del año 1985), el precio resultante en planta sería de 0,28 US$/l. Esta gran dependencia respecto del costo de la materia prima puede hacer oscilar el negocio entre: a) una competencia de precios en mercado libre (para precios muy deprimidos del aceite); b) un requerimiento imprescindible de desgravación impositiva o de subsidio a los sectores de la demanda para compensar los mayores costos de combustible si se toman en cuenta los niveles actuales de precio; o c) la quiebra empresarial si se disparan los precios hacia los niveles de Anexo 8. El Biodiesel: Un reto para Paraguay 14

15 9. NORMATIVAS EUROPEAS Se puede observar, a continuación, un resumen de la reglamentación de los países europeos más introducidos en el tema: NORMATIVA ITALIANA Acidez total Agua 0,5mg KOH/g 700 ppm Cenizas 0,01% Densidad a 15 C Fósforo kg/m3 10ppm Metanol 0,2% Metiléster Más de 98% Punto de inflamación 100 C Azufre 0,01% Viscosidad a 40 C 3,5-5,0 mm 2 /s NORMATIVA FRANCESA Metiléster Más de 96,5% Monoglicéridos Menos de 0,8% Agua 200 ppm Metanol 0,1% Anexo 8. El Biodiesel: Un reto para Paraguay 15

16 Acidez total Fósforo 1 mg KOH/g 3 ppm El país europeo con mayor dedicación a la producción de biodiesel es Austria, con una capacidad de t/año, siendo la pionera la Sociedad Biodiesel de Ascharach, con una red comercial de distribución propia. La segunda es Francia, que está poniendo en servicio unas instalaciones que le permitirán procesar t/año de biocarburante en breve plazo. El Libro Blanco de la Unión Europea marca el objetivo de que para el 2010 se haya sustituido el 6% del consumo de gasóleo por biodiesel y el 20% para el A continuación se muestra el consumo de diesel y gasolinas y la producción de biodiesel en los países de la UE en el año 2000: FUENTE: Directiva del Parlamento Europeo y del Consejo relativa al fomento del uso de biocarburantes en el transporte. Anexo 8. El Biodiesel: Un reto para Paraguay 16

17 Otros países fuera del ámbito europeo también han aprobado una normativa referente a las propiedades del biodiesel. Por ejemplo, la normativa argentina es la siguiente: NORMATIVA ARGENTINA Punto de inflamación 100 C Contenido de azufre máximo 0,01 como % en peso Número de cetano mínimo 46 Cont. de agua y sedimentos máx. 0,05 medido como % Alcalinidad máx. Viscosidad cinemática a 40 C 0,5 en miligramos de KOH entre 3,5 y 5 centistoke Densidad entre 0,875 y 0,900 Glicerina libre máximo 0,02% Glicerina total 0,24% medido como %. La producción mundial de biodiesel ha seguido la siguiente evolución desde la década de los 90: Anexo 8. El Biodiesel: Un reto para Paraguay 17

18 Producción mundial en 1000 toneladas Europe West Europe East North America Asia World FUENTE: Austrian Biofuels. Anexo 8. El Biodiesel: Un reto para Paraguay 18

19 10. LÍNEAS PRIORITARIAS DE ACTUACIÓN EN AL ÁREA DE BIOCARBURANTES Como ya hemos visto, actualmente existe capacidad técnica para la producción de biocarburantes. Y esta capacidad técnica puede hacer rentable económicamente un sistema de producción de biodiesel si los precios de la materia prima se mantienen en niveles razonables y, además, pierden gran parte de su volatilidad. También si se pone en práctica una acción que incentive la penetración del biodisel en las cadenas de distribución de carburantes. Paraguay, un país que depende 100% del exterior en el consumo de carburantes sólo puede disminuir esa dependencia a través del ahorro (política de precios realista) y de la sustitución por biocarburantes. La producción de biocarburantes con materias primas autóctonas es, por tanto, uno de los desafíos energéticos más importantes del Paraguay. Pero Para conseguir una penetración progresiva del biocarburante en las cadenas de distribución es necesario llevar a cabo una o varias experiencias piloto de larga duración que permitan conocer el comportamiento de los motores sometidos a diferentes regímenes y composiciones de la mezcla y el tipo de modificaciones para una adaptación adecuada. Sin embargo, esa penetración se dificulta si no se dispone a medio/largo plazo de su mercado razonable de biocarburantes con precios también razonables. En este sentido, se proponen las siguientes líneas prioritarias de actuación: - Selección/valoración de especies vegetales para la producción de biodiesel competitivo. - Realización de experiencias de demostración (producción de biodiesel y su utilización en flotas cautivas: autobuses urbanos, por ejemplo). La primera línea de actuación centraría su atención en la soja, girasol y coco. La segunda, función de la anterior, consistiría en la puesta a punto de una/dos plantas piloto para la producción de biodiesel. Anexo 8. El Biodiesel: Un reto para Paraguay 19

20 LÍNEA DE ACTUACIÓN EN ÁREA BIODISEL Selección/Valoración de Especies Vegetales Planta piloto Utilización en flota cautiva La secuencia temporal y el coste de las líneas de actuación previstas serían: Calendario Coste (dólares USA) Selección/Valoración Especies Vegatales Junio Planta Piloto (1) Utilización Flota Cautiva TOTAL BIODIESEL (1) Capacidad: toneladas/año; inversión :450 dólares USA por tonelada. Anexo 8. El Biodiesel: Un reto para Paraguay 20

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