IV CONGRESO DE NUEVAS TECNOLOGÍAS EN INGENIERÍA

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1 IV CONGRESO DE NUEVAS TECNOLOGÍAS EN INGENIERÍA BIOCOMBUSTIBLES UNA ALTERNATIVA ENERGÉTICA COMUNITARIA CONSEJO ZONAL VALPARAÍSO Eva Soto Acevedo MSc. Ing. Civil Bioquímico PUCV Tesorera Consejo Zonal Valparaíso Colegio de Ingenieros de Chile A.G. 19 de Octubre 2012

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3 BIOCOMBUSTIBLES UNA ALTERNATIVA ENERGÉTICA COMUNITARIA Dado el exceso de residuos que día a día se generan en la región, se hace necesario buscar alternativas de valorización de los mismos, una de ellas es la incorporación de biomasa, para la generación de combustibles alternativos como, bioetanol, biodiesel, etc.

4 BIOCOMBUSTIBLES UNA ALTERNATIVA ENERGÉTICA COMUNITARIA A partir de diversos residuos sólidos y líquidos, para cumplir con las indicaciones medioambientales, DS11/09 entre otros. Análisis de diversas alternativas, con potencialidad en la región, para llevar a escala domiciliaria y comunal, para hacer de la Región de Valparaíso, un real entorno de sustentabilidad y desarrollo racional, con calidad de vida.

5 Ilustración 1: Consumo mundial de fuentes primarias en 2010 Petróleo: Principal fuente de consumo de energías primarias. Generación de gases de efecto invernadero (GEI) Fuente: British Petroleum (BP), 2011.

6 Petróleo: Ilustración 2: Reservas de petróleo en el mundo a 2010 Desabastecimiento y variabilidad de precios. Búsqueda de fuentes de energía renovables. Fuente: British Petroleum (BP), 2011.

7 Biodiesel: Tabla 1: Principales productores mundiales de biodiesel Posición Año * Alternativa al desabastecimiento del petróleo. Desarrollado principalmente en Europa. En Chile está en etapa experimental. 1 Alemania Alemania Alemania Alemania 2 EE.UU. EE.UU. Francia Francia 3 Francia Francia EE.UU. Brasil 4 Italia Brasil Brasil Argentina 5 Brasil Argentina Argentina EE.UU. 6 Austria Italia España s/d 7 Argentina Malasia Italia s/d 8 Portugal Bélgica Malasia s/d 9 España Polonia Bélgica s/d 10 Malasia Portugal Polonia *Proyectado Fuente: Cámara Argentina de Fuentes Renovables, 2009.

8 Biodiesel: Ilustración 3: Reacciones de la Transesterificación Biocombustible líquido y renovable: Bio biológico Diesel utilizar en motores diesel Transesterificación: aceite + alcohol glicerol + éster metílico Fuente: Biodisol, 2012.

9 Aplicación a escala solidaria

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11 Objetivo General Analizar la prefactibilidad técnica, económica y ambiental de la instalación de una planta productora de biodiesel con fines académicos.

12 Objetivos Específicos Diseñar una planta productora de biodiesel que cumpla con todos los requisitos de una planta piloto. Estimar la matriz de aceite usado generado en la Comuna de Valparaíso, para aporte de materia prima. Establecer los residuos generados del proceso productivo de la planta. Asegurar la sostenibilidad de la planta a lo largo de su vida útil.

13 Mercado Internacional: Mercado Europeo concentra la demanda y oferta mundial. Política energética europea Producción mundial 2009 fue 15 mil millones litros/año. Crecimiento anual 10,1%. Evolución materias primas: 2005: aceite de colza, girasol y cocina usado. 2009: aceite de soya y palma. Ilustración 5: Producción de biodiesel por continentes en Fuente: Informe Biocombustibles, Torres y Carrera Consultores, 2010.

14 Mercado Nacional: Consumo basado en energía primaria. Producción nacional 2007 fue 3 millones litros/año. Proyectos de implementación artesanal y baja productividad. Plantas: FAME, Pullman Bus, Quilicura. INGRAS, San Bernardo. Comercial Biodiesel Chile Ltda Tabla 2: Consumo energético primario en Chile en Energía primaria % Consumo % Importado Petróleo Crudo Gas Natural Carbón Leña y otros Hidroelectricidad Fuente: CNE y elaboración propia, 2012.

15 Normativa Aplicable Protocolo de Kioto (sobre cambio climático) Aplicabilidad: aplica a largo plazo. Ley sobre B.G.M.A.(modificada por Ley ) Aplicabilidad: no aplica. D.S. 95 Reglamento S.E.I.A. Aplicabilidad: no aplica. Plan Regulador Urbano Comunal Valparaíso Aplicabilidad: si aplica D.F.L. 725 Código Sanitario Aplicabilidad: no transgrede. SEREMI Salud Valparaíso Aplicabilidad: si aplica. D.O.M. Comuna Valparaíso Aplicabilidad: si aplica. D.S. 148 Manejo Residuos Peligrosos Aplicabilidad: aplica con adaptabilidad. D.S. 594 Condiciones Ambientales Sanitarias Aplicabilidad: aplica con adaptabilidad. D.S. 298 Transporte Sustancias Peligrosas Aplicabilidad: aplica con adaptabilidad. D.S. 11 Especificaciones Calidad Biodiesel Aplicabilidad: si aplica. NCh 2245/of.2003 Contenidos-Requisitos HR Aplicabilidad: aplica con adaptabilidad. NCh 2190/of.2003 Distintivos Seguridad S.P. Aplicabilidad: aplica con adaptabilidad. NCh 382/of.2004 Clasificación General M.P. Aplicabilidad: aplica con adaptabilidad. NCh 2120/of.2004 División en 9 grupos M.P. Aplicabilidad: aplica con adaptabilidad.

16 Localización de la Planta Laboratorio Toxicología Facultades Ciencias, Ingeniería y DMA Casino UPLA Hospital El Salvador Planta Biodiesel

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18 Tecnología NO WASH: Alta Tº y P Sin proceso de lavado, filtrado y secado. Herramientas integradas control del proceso. Circuitos independientes de entrada. Recuperación de metanol. Ilustración 5: Unidad productora de biodiesel BIOLABM7. Características técnicas: Altura: 1,7 m. Ancho: 1 m. Profundidad: 1 m. Peso: 80 kg. Consumo: 40 a 60 watts*litro producido. Operación: batch. Tiempo batch: 1 hr. Capacidad: 100 lt. Tiempo decantación: 6 a 8 hr. Temperatura reacción: 90 ºC. Operadores: 1 persona. Fuente: Centralbiodieselhtp, 2012.

19 Aceite usado Recepción Materias Primas Metanol e Hidróxido de Sodio Reactor BIOLABM7 Filtrado Proceso del Reactor: Calentar el aceite a 100ºC para evaporar el agua Filtrado Valoración de la acides del aceite Preparación del Metóxido (medidas) Aceite usado Filtrado Procesos del Reactor: Transesterificación Recuperación Metanol Decantación Separación de fases Biodiesel Reactor BIOLABM7 Filtrado Se determinan las medidas de Metanol y NaOH. Se ingresan al reactor sin mezclarse, por separado. Glicerina cruda Caracterización del biodiesel Biodiesel filtrado ya refinado. No hace falta proceso de Lavado y Secado. Se caracteriza para comparar con DS 11 Almacenamiento

20 Residuos Generados Aceite usado Recepción Materias Primas Metanol e Hidróxido de Sodio Reactor BIOLABM7 Filtrado Restos sólidos pequeños de comida Restos de muestra con químicos Filtrado Valoración de la acides del aceite Preparación del Metóxido (medidas) Aceite usado Filtrado Reactor BIOLABM7 Restos sólidos de impurezas del aceite Filtrado Biodiesel Glicerina cruda Caracterización del biodiesel Borra seca del proceso (metanol, NaOH, otros) Restos de muestra con químicos Almacenamiento

21 . ACEITE 68,6 Kg BIODIESEL 71,2 Kg METANOL 13,0 Kg REACTOR NaOH 0,9 Kg ACUMULACIÓN= 1,5 Kg GLICERINA 9,8 Kg TOTAL ENTRADA= 82,5 Kg TOTAL SALIDA= 81,0 Kg

22 Protocolo Funcionamiento de la Planta Operará 2 veces por semana. Producirá 100 L (1 batch) por operación. Tiempo de producción estimado de 10 a 30 horas. Operatividad en jornada diurna. Máximo 2 operarios. Operarios equipados con accesorios de seguridad. Seguimiento de la actividad dentro de la Planta a través de registros físicos. La operación de la Planta será regida por el DMA y su director(a).

23 Costo de Inversión Total Proyecto Ítem Costo Inversión $ Costos de Inversión Costos de Inversión Maquinarias y Vehículo Costo de Inversión Equipos de Seguridad Costos de Inversión Artículos de Limpieza Costos de Inversión Equipos de Emergencia Costos Servicios Básicos Operación de Planta Costo Mantención Maquinarias y Materias Primas Sub-total Inversión Imprevistos del Proyecto al 10% del Sub-total Costo total Inversión $ Fuente: Elaboración propia, 2012.

24 Características Costo $ Costo de Inversión Capital Fijo Costo Servicios Básicos Operación Costo Mantención y Materias Primas Costo Total [1] [1] No se considera el descuento del 10% por ser destinado para imprevistos.

25 Listado de Beneficios Características Beneficio $ Aprendizaje práctico sobre la operación de una planta y la elaboración de productos. 0 Promoción de la Universidad de Playa Ancha y del Departamento de Medioambiente a nivel regional y nacional en innovación, tecnología y enseñanza. 0 Revalorización del mercado hacia las carreras de Ingeniería Civil Ambiental e Ingeniería Ambiental y sus egresados. 0 Apertura a nuevos futuros proyectos de desarrollo por parte de fondos de inversión social y tecnológica de empresas u organismos estatales hacia la Universidad de Playa Ancha. Aplicación experimental de biodiesel en vehículos de la universidad en mezclas superiores a B5, a razón de reemplazo del 80% de diesel en estanques de 45 lt con un precio del diesel actual de $633/ lt por 4 vehículos por mes por año. Aplicación experimental de biodiesel en vehículos particulares de funcionarios y alumnos de la universidad en mezclas superiores a B5, a razón de reemplazo del 80% de diesel en estanques de 45 lt con un precio del diesel de $633/ lt por 4 vehículos por mes por año. Venta del 90% almacenado de glicerina cruda como materia prima, sobre un volumen total mensual de 66,4 lt, a la industria química y farmacéutica, fábricas y artesanos, con finalidad de costear materias primas, servicios básicos y mantención de maquinarias. Precio del litro glicerina cruda $40. Uso de la glicerina como materia prima en futuros proyectos compatibles por parte de la Universidad de Playa Ancha o el Departamento de Medioambiente Beneficio Total Fuente: Elaboración propia, 2012.

26 Matriz de Leopold del Proyecto EVA SOTO ACEVEDO CONSEJO ZONAL VALPARAÍSO COLEGIO DE INGENIEROS DE CHILE A.G. 2012

27 Prefactibilidad Técnica: Viabilidad del terreno y localización de la Planta. Ventajas educativas y productivas de unidad BIOLABM7. Diseño de Planta práctico y funcional cumple con D.S. 148/2003 y 594/1999. Baja generación de residuos en proceso productivo.

28 Prefactibilidad Ambiental: Impacto mayormente positivo del proyecto. Casi nulo impacto a factores biológicos, físicos y químicos. Fuerte aporte al factor social de educación. Proyecto compatible con el ambiente, la sociedad y la comunidad universitaria.

29 Conclusiones Baja generación de residuos de la Planta exime la realización de un Plan de Manejo de RESPEL según art. 25 del D.S La Planta no deberá declarar sus residuos a través del art. 84 del D.S La Planta deberá buscar un mecanismo de eliminación de sus residuos almacenados. La ejecución del proyecto esta sometido a la inversión externa. El proyecto es totalmente sostenible y viable a lo largo de su vida útil.

30 IV CONGRESO DE NUEVAS TECNOLOGÍAS EN INGENIERÍA BIOCOMBUSTIBLES UNA ALTERNATIVA ENERGÉTICA COMUNITARIA CONSEJO ZONAL VALPARAÍSO Eva Soto Acevedo MSc. Ing. Civil Bioquímico PUCV Tesorera Consejo Zonal Valparaíso Colegio de Ingenieros de Chile A.G. 19 de Octubre 2012