Diversificación de materias primas para la producción de biocombustibles
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Diversificación de materias primas para la producción de biocombustibles
Diversificación de materias primas para la producción de biocombustibles
MSc. Ing. Christian Vergara O.Departamento de Ingeniería QuímicaUniversidad de La Frontera
Seminario Internacional“Región de La Araucanía: desafiando el cambio climático con las energías renovables”
Temuco, Diciembre de 2009
MIL
LO
NE
S D
E H
AB
ITA
NT
ES
Fuente: U.S. Census Bureau, Population Division.
http://www.census.gov
Población Mundial : 6.800.442.782 Actualizado: 30 nov 2009; 21:50 CHILE CONTINENTAL
Evolución de la población mundialEvolución de la población mundial
La Sociedad Industrial tiene 150
años
• Carbón 1750; Petróleo 1850;
Gas 1920
• Población x 6 , esperanza de
vida x 2
• Consumo energético per cápita
x 50
• Consumo energético total x 300
• Consumo diario de petróleo: 14
Glitros/día
De vivir del flujo a vivir del stock
Evolución de la población mundialEvolución de la población mundial
Evolución de la población mundialEvolución de la población mundial
Consumo PPC (M BTU/año)
Canadá 400
Estados Unidos 350
Alemania
165Reino Unido
Francia
Japón
Italia 135
El consumo energético mundial total en 2005 fue de 500 EJ (= 5 x 1020 J) (ó 138.900 TWh). Esto equivale a una potencia media de 15 TW (= 1.5 x 1013 W).
Energy Information Administration, U.S. Department of Energy (July 31 2006)
Foto de satélite que muestra la Tierra de noche iluminada por el brillo de la luz artificial.Crédito: C. Mayhew and R. Simmon (NASA/GSFC).
Foto de satélite que muestra la Tierra de noche iluminada por el brillo de la luz artificial.Crédito: C. Mayhew and R. Simmon (NASA/GSFC).
Foto de satélite que muestra la Tierra de noche iluminada por el brillo de la luz artificial.Crédito: C. Mayhew and R. Simmon (NASA/GSFC).
Foto de satélite que muestra la Tierra de noche iluminada por el brillo de la luz artificial.Crédito: C. Mayhew and R. Simmon (NASA/GSFC).
12.000 Millones toneladas equivalentes de petróleo /año
¡ 90% a partir de procesos de combustión !
Fuentes primarias de energía mundialFuentes primarias de energía mundial
Fuentes de energía eléctrica en el mundoFuentes de energía eléctrica en el mundo
Consumo mundial = 20 millones GWh / añoCapacidad Instalada Mundial = 4.000 GW
KILO (k): 103 MEGA (M): 106 GIGA (G): 109 TERA (T): 1012
Calentamiento GlobalCalentamiento Global
Gt CO2-eq / año
Emisiones de Gases con Efecto Invernadero
Dióxido de Carbono
Metano
Óxido Nitroso
Temperatura
Dióxido de Carbono
Temperatura Global y Concentración de CO2Temperatura Global y Concentración de CO2
Oceános liberan: 90 Gt C/año
Oceános captan: 91,7 Gt C/año
Continentes liberan: 60 Gt C/año
Continentes captan: 63 Gt C/año
Neto: 60-63+90-91,7 = - 4,7 Gt C/año
El Sistema Natural “captura” 4,7 Gt C/año
Emisión y Captación Natural de CarbonoEmisión y Captación Natural de Carbono
Emisiones Antrópicas: 8,7 Gt C/año
Total Emisión Natural: 150 Gt C/año
Total Captación Natural: 154,7 Gt C/año
Neto: - 4,7 + 8,7 = 4,0 Gt C/año
El contenido de C en la atmósfera
aumenta en 4 Gt C / año
- 4,7 Gt
Actividades Humanas
Emisión y Captación Total de CarbonoEmisión y Captación Total de Carbono
Emisiones debido al uso de energía73%
Generación eléctrica 21% Industria 17% Transporte 14% Producción de fósiles 11%Doméstico y comercial 10%
Agricultura 13%
Uso de suelo (incluyendo deforestación)10%
Residuos 4%
Emisiones Globales de GEIEmisiones Globales de GEI
Contribución
actual
Vapor de agua 36-72%
Dióxido de carbono (CO2) 9-26%
Metano (CH4) 4-9%
Óxido nitroso (N2O) 3-7%
Compuestos CFC 11% Hidrofluorocarbonos (HFC) Perfluorocarbonos (PFC) Hexafluoruro de azufre (SF6)
Ozono (O3) 3-7%
Gases con Efecto InvernaderoGases con Efecto Invernadero
AGOTAMIENTO DE LAS FUENTES DE ENERGÍA:DURACIÓN ESTIMADA SEGÚN CONSUMO ACTUAL
CARBÓN
PETRÓLEONIVELES
DE
CONSUMO
ACTUAL
2002 2042 2062 2235
2050 2100 2150 2200
Fuente: British Petroleum, 2005
DURACIÓN = RESERVAS CONOCIDAS / CONSUMO ANUAL
Ojo: Las reservas declaradas seguirán creciendo al subir el precio de la energía
PETRÓLEO
URANIO
GAS NATURAL
“La Edad de Piedra no terminó por falta de piedras...La Era del Petróleo terminará mucho antes de que se
agote el petróleo...“
Sheik Zaki Yamani , ex- Ministro del Petróleo de Arabia Saudita
Si no cuestionamos el crecimiento económico, el problema notiene solución.
Dos exigencias básicas de sustentabilidadDos exigencias básicas de sustentabilidad
Consumo responsa
ble
Producción
responsable•Minimizar el impacto
ambiental derivado del consumo de bienes y servicios.
•Información.
•Ecoetiquetado.
•Diseñar productos y procesos con mínimo impacto sobre la salud, los RRNN y la calidad ambiental.
•Eco-diseño.
Diversificación energéticaFuentes renovables de energía
"Reunir las necesidades del presente sin comprometer la habilidad de las generaciones futuras
de reunir sus propias necesidades."
El Desarrollo Sustentable es aquel que puede lograr satisfacer las necesidades y las aspiraciones del presente, sin comprometer la capacidad de las generaciones futuras de satisfacer sus propias necesidades y aspiraciones.
Fuentes renovables no contaminantes o “limpias”Fuentes renovables no contaminantes o “limpias”
Ensenada del mar de Irlanda . Proyecto de SeaGen puede producir hasta 1.2 megavatios de electricidad, suficiente para alumbrar 1,400 casas.
Esquema de generación por turbina horizontal.
Modelo de prueba de Wavegen de 0.5 MW, en Escocia
Personas nadando al exterior de una planta de producción de energía geotérmica en Islandia.
El ahorro energético como ERNC !!
BioenergíasBioenergías
Seminario Internacional“Región de La Araucanía: desafiando el cambio climático con las energías renovables”
Temuco, Diciembre de 2009
BioenergíaBioenergía
EnergíaRenovable
Capacidad de Renovación•Disponibilidad asegurada.•Basadas en ciclos naturales del planeta.•Solar, geotérmica, bioenergía, eólica, mareomotriz.
BioenergíaBioenergía
Bioenergía Basadas en material de origen biológico (biomasa)•Bioetanol.•Biodiesel.•Biogás.
Nuestros RESIDUOS contienen una cantidad “atractiva” de materia
orgánica
FotosíntesisFotosíntesis
BioetanolBioetanol
Producido por fermentación:• Caña de azúcar (Brasil)• Maíz (Estados Unidos)
BioetanolBioetanol
BioetanolBioetanol
Estados Unidos 19,5 M TonBrasil 14,9 M TonUnión Europea 1,8 M Ton China 1,27 M TonTOTAL MUNDIAL 39,5 M Ton
Bioetanol: materias primasBioetanol: materias primas
•Tubérculos•Trigo•Cebada•Caña de azúcar •Remolacha •Maíz
•Materia prima forestal•Residuos forestales•RSM fracción celulósica•Subproductos: glicerol
BiodieselBiodiesel
Producido a partir de aceites y grasas. Sustituto parcial o total del diesel. Puede producirse de varias fuentes: raps, jatropha,
palma. También puede producirse a partir de microalgas.
BiodieselBiodiesel
BiodieselBiodiesel
Alemania 2 M TonEstados Unidos 1,2 M TonFrancia 1,15 M Ton Italia 0,5 M TonTOTAL MUNDIAL 7,9 M Ton
Biodiesel: materias primasBiodiesel: materias primas
•Colza•Girasol•Soja
•Jatropha•Aceites residuales•Aceites microbóticos
BiogásBiogás
Producto de la descomposición anaerobia de la materia orgánica en ausencia de oxígeno.
Proceso biológico natural.
Proceso usado para el tratamiento de residuos.
CH4 + CO2CH4 + CO2Metano Dióxido
de carbono
Digestión anaerobiaDigestión anaerobia
DIGESTION ANAEROBI
A
Materia
orgánica
Digestado
biomasa
Energía 3kWh/kg COD
1 vaca genera 0,5 kWatt1000 vacas 0,5 MWatt
BiogásBiogás
Fuente de energía renovable.
Doble beneficio: tratamiento de residuos y producción de energía.
¡Energía a partir de residuos!
Usos: • Producción de calor.• Generación de electricidad.• Combustible vehicular.• Uso domético (reemplazo de gas natural).
CO2
CH4 (+ CO2)
O2
digestión DIGESTION
Biogas como energía renovableBiogas como energía renovable
CO2
CH4O2
digestión
Products
Biogas como energía renovableBiogas como energía renovable
Generación de
residuos
Producción de
biogás Refinación de
biogas
Uso de biogás
Vehículos Calor Electricidad
Biogás: materias primasBiogás: materias primas
AMPLIA DIVERSIDAD DE SUSTRATOS ORGÁNICOS !!•Purines•Residuos industriales: RISES, RILes•Residuos municipales•Residuos agrícolas•“Lodos”
Sólo residuos orgánicos.Estudio no incluyó cultivos
energéticos !!!
Potencial de biogás en ChilePotencial de biogás en Chile
Biogas como herramienta de sustentabilidadBiogas como herramienta de sustentabilidad
Biogás o Combustibles líquidos
(bioetanol, biodiesel)
??Biogás puede usarse como una
herramienta para incrementar la sustentabilidad de biocombustibles
líquidos
Proyectos de biogás en ChileProyectos de biogás en Chile
CCU TemucoReactor UASB para el tratamiento de aguas residuales
La Farfana, Aguas Andinas
Proyectos de biogás en ChileProyectos de biogás en Chile
Abastecimiento domiciliario de gas proveniente de los digestores de lodos de la planta La Farfana.
• Convenio entre aguas andinas y Metrogas.
• 24.000.000 m3 anuales, el 10% de las necesidades de los clientes residenciales (150.000 habitantes).
• Reducirá las emisiones de CO2 en 21300 toneladas por año.
Convenio Metrogas-Aguas Andinas Convenio Metrogas-Aguas Andinas
La Farfana, Aguas Andinas
Proyectos de biogás en ChileProyectos de biogás en Chile
Planta de biogas Los AngelesHBS Energía, MWMSustrato: estiércol (3000 novillos + 600 Há maízPotencia eléctrica: 1MW4,4 MW US$ 16 M
Proyectos de biogás en ChileProyectos de biogás en Chile
HBS Los Ángeles: hidrólisis previa (55 °C)HBS Los Ángeles: hidrólisis previa (55 °C)
HBS Los Ángeles: fermentación (38 °C)HBS Los Ángeles: fermentación (38 °C)
HBS Los Ángeles: motor generador (1021 kW)HBS Los Ángeles: motor generador (1021 kW)
Calentamiento GlobalCalentamiento Global
El 11 de diciembre de 1997 los países industrializados se comprometieron a ejecutar un conjunto de medidas GEI.
El acuerdo entró en vigor el 16 de febrero de 2005.
El objetivo principal es disminuir el cambio climático antropogénico cuya base es el efecto invernadero.
Mecanismo creado para reducir la generación de gases invernadero a nivel global.
Considera el derecho a emitir CO2 como un bien canjeable, con un precio establecido en el mercado.
Países en desarrollo pueden implementar proyectos que reduzcan las emisiones, generando bonos que pueden venderse a países industrializados.
Proyectos de bioenergía: pueden co-financiarse por medio de venta de bonos de carbono.
Bonos de carbono Bonos de carbono
Bonos de CarbonoBonos de Carbono
$$
CO2CO2
Bonos de CarbonoBonos de Carbono
CO2CO2
Combustiblesfósiles
Bonos de CarbonoBonos de Carbono
CO2CO2
BioenergíaBioenergíaCombustiblesfósiles
Bioenergías en la UFROBioenergías en la UFRO
Proyectos de investigación
Innovación en la producción de biodiesel.Gasificación de biomasa.Nuevas tecnologías de digestión anaerobia.Biogás como combustible vehicular.
Promoción y transferencia tecnológica
Red Chilena de Biogás.(www.redbiogas.cl)
Diversificación de materias primas para la producción de biocombustibles
Diversificación de materias primas para la producción de biocombustibles
MSc. Ing. Christian Vergara O.Departamento de Ingeniería QuímicaUniversidad de La Frontera
Seminario Internacional“Región de La Araucanía: desafiando el cambio climático con las energías renovables”
Temuco, Diciembre de 2009
Centro Sudamérica América del Norte Asia – Pacìfico Àfrica Europa y Eurasia Medio Oriente
Reservas mundiales : 144.000 millones toneladas petróleo (140-180 mil millones)
Consumo actual:4.000 millones toneladas /año
144.000.000.000
4.000.000.000= 36 años
El petróleo: Base de la Sociedad Industrial ModernaEl petróleo: Base de la Sociedad Industrial Moderna