Presentación de PowerPoint - UCES
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VALORIZACIÓN ENERGÉTICA DE LOS RESIDUOS SÓLIDOS URBANOS “Los residuos: una nueva oportunidad para el sector agropecuario. Una visión sistémica de la producción y de la economía circular ” Ing.Agr. Jorge Antonio Hilbert Instituto de Ingeniería Rural Centro de Investigación en Agroindustria
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VALORIZACIÓN ENERGÉTICA DE LOS RESIDUOS SÓLIDOS URBANOS
“Los residuos: una nueva oportunidad para el sector agropecuario. Una visión sistémica de la producción y de la
economía circular”
Ing.Agr. Jorge Antonio Hilbert Instituto de Ingeniería Rural
Centro de Investigación en Agroindustria
ANALISIS DEL USO DE LA ENERGIA y LOS RECURSOS EN TODAS
SUS FORMAS DE MANERA SISTEMICA
HACIA DONDE VAMOS COMO SOCIEDAD
EN EL USO DE LOS RECURSOS
ALIMENTARIOS Y ENERGÉTICOS
PROBLEMA CON LOS ALIMENTOS ??
1/3 de los alimentos en el mundo se tiran estudio de la FAO 2011
un informe de la Organización de las Naciones Unidas para la Alimentación y la Agricultura (FAO)
muestra una alta tasa de desperdicio de comida. “Los resultados del estudio muestran que alrededor un
tercio de la comida producida para consumo humano se pierde a nivel mundial, lo que representa cerca
de
1.300 millones de toneladas por año
y = 14,739ln(x) - 45,79 R² = 0,754
0
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0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000 9000 10000
Foo
d S
ecu
rity
Ind
ex
Energy Use (kg oil equivalent per capita)
Correlation between FSI and Energy Consumption
Allee and Lynd, in preparation
y = 6,5507x + 56,183 R² = 0,0123
0
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0,00 0,50 1,00 1,50 2,00 2,50
Foo
d S
ecu
rity
Ind
ex
Hectares of Arable Land per Capita
Dependence of Food Security on Arable Land per Person
y = -0,2147x + 67,611 R² = 0,0551
0
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0,00 20,00 40,00 60,00 80,00 100,00
Foo
d S
ecu
rity
Ind
ex
% of land used for permanent crops, temporary crops, or pasture
Dependence of Food Security on % of Total Land Area Used for Agriculture
y = 0,0002x + 57,551 R² = 0,0013
0
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0 2000 4000 6000 8000 10000
Foo
d S
ecu
rity
Ind
ex
Cereal Yield (kg per hectare)
Dependence of Food Security on Cereal Yield
y = 0,0028x + 58,306 R² = 0,0062
0
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0 500 1000 1500 2000 2500 3000
Foo
d S
ecu
rity
Ind
ex
Fertilizer Use (kg/ha arable land)
Dependence of Food Security on Fertilizer Use
Allee and Lynd, in preparation
Cultivos
Uso del suelo
Biocombustibles
Coproductos
Regulaciones nacionales sobre
RSU
Regulaciones internacionales
Mercados Transporte y logística
Demanda y patrones alimentarios
Nuevas tecnologías
Consumos en las ciudades
Energía fósil
Insumos
Clima plagas enfermedades
MULTIPLES Y
COMPLEJAS
INTERACCIONES
DESCONOCIDAS
EN LA HISTORIA
DE LOS
MERCADOS
PROCESOS DE GENERACIÓN DE BIOMASA
BIOENERGÍA
BIOPRODUCTOS
Problematicas de las ciudades
Crecimientos sostenido y acelerado
Problemática de los residuos sólidos y líquidos
Como tratarlos (alternativas tecnológicas)
Donde hacerlo (logística y transporte) (resistencia ciudadana)
Donde depositarlos (espacios mas confinados y resitencia de vecinos)
A que costos (alta demanda de inversión y mantenimiento)
Contaminación creciente del aire, el suelo y el agua (napas freáticas ríos y lagunas).
Crecientes problemas de salud y calidad de vida
Deficit y crecientes costos energéticos
Altos niveles de emisiones a la atmósfera impacto en el cambio climático
Problematicas del campo
Deficit energético y creciente importación
Deficit nutricional de los suelos
Incremento de los ciclos hídricos
Resistencia de malezas
Ajustados márgenes
Reducción de la materia orgánica y deterioro físico de suelos
Costo de los fertilizantes
Contaminación por efluentes de napas freáticas ríos y lagunas.
Altos niveles de emisiones a la atmósfera de residuos orgánicos
LA ESTUDIOS ESTAN CONDICIONADOS POR
LA BAJA DENSIDAD ENERGETICA
Y
LA ALTA DISPERSION GEOGRÁFICA
LOS SISTEMAS DE PROVISION Y LOGISTICA SE TORNAN CRITICOS ASI COMO
EL TRATAMIENTO ESPECIFICO
Contenido energético
En promedio, un kilogramo de biomasa permite obtener 3.500 kcal
Bioproductos (bioplasticos, biomoléculas,
biofármacos etc.)
Biomateriales (construcción, papel
etc.)
Alimentos humanos
Alimentos para mascotas
Alimentos para animales de producción
Biocombustibles - Bioenergía
PARA LOGRAR UNA SUSTENTABILIDAD ECONOMICA DE CONVERSION DE
RESIDUOS ES FUNDAMENTAL INCREMENTAR EL VALOR AGREGADO A LA
BIOMASA
VALOR AGREGADO A LOS PROCESOS DE TRANSFORMACION
Prevención y reduccion
Procesamiento y reutilización
Recuperación
Disposición final
EL TRATAMIENTO DE RESIDUOS CONSTITUYE UNA
IMPORTANTE FUENTE DE RECURSOS
Tecnologías de
conversión
+
+
V
A
L
O
R
-
-
-
- -
VO
LU
ME
N
+ +
+
Que tipo de agricultura imaginamos para enfrentar los desafíos que nos plantea la
sustentabilidad social ambiental y económica
Evolucion de las tecnologías agrícolas
• Agricultura tradicional – Ag 1.0 – Autosuficiencia, metodos manuales y mecanicos
de control de plagas
• Agricultura mecanizada – Ag 2.0 – Mecanizacion uso de agroquimicos y
fertilizantes en forma extendida
• Agricultura de presición – Ag 3.0 – Manejo de los recursos respondiendo a
variabilidad de suelos y cultivos
• Agricultura inteligente – Ag 4.0 – Definiciones amplias abarcando la
sustentabilidad económica, ambiental y de Calidad de vida
Agricultura inteligente 4.0
Multiplicaremos la capacidad de medir almacenar y procesar información
Robotizacion y Manejo inteligente de la información
Dejaremos de usar el petróleo mucho antes de que se termine
Desarrollo a largo plazo
• Vaca viva • Vaca muerta
Residuo es materia prima mal
aprovechada
Cuanto hay ??
Donde esta ??
Cuanto y como se puede aprovechar ??
Proverbio Chino
IDENTIFICACIÓN DE LA MATERIA PRIMA SUSCEPTIBLE DE SER
UTILIZADA
ESTUDIO DE LAS CADENAS
GENERADORAS DE RESIDUOS
LOCALIZACIÓN DE LA INFORMACIÓN
EN EL ESPACIO GEOGRÁFICO
RSU RESIDUOS INDUSTRIALES
M E T O D O L O G Í A
FUENTES DE BIOMASA
Considerar a los sistemas de
bioenergia como una oportunidad
de diseñar agoecosistemas
productivos que agreguen valor
Sustainable
Biomass LA ECONOMIA CIRCULAR
Los estudios de transformación de biomasa deben analizar y contemplar la
totalidad de los componentes de la cadena de transformación
Materias Primas
(feedstocks)
Procesos de
conversión
Tipo de productos sólidos,
líquidos y gaseosos
Usuarios finales y
equipos de empleo
Productos finales y
mercados de destino
POR QUE ES POSIBLE LA BAJA ESCALA
EN EL EMPLEO Y REUTILIZACIÓN DE BIOMASA
•Reducción significativa del consumo energético por unidad de
producto.
•Reducción del tratamiento de residuos
•Menores valores de las materias primas empleadas
•Menores niveles de inversión de capital por unidad de producto
generado
•Multiplicidad de productos diversos mercados Johan Sanders 2016
https://www.youtube.com/watch?v=rt7HfV0AKhw
Bases de una biorefinería
Refineria de biogas
Natural gas grid
BIOGAS REFINERY SCHEME : ON SITE AND CENTRALIZED PRODUCTION SCHEME VIA NG GRID
Electricity grid
Biomass input
ADplant
Digestate processing
Liquid fertilizer
Solid fertilizer
Raw biogas
Fuel cell
CHP
Waste heat
Waste heat
ELECTROLYZER
PV Off grid
POWER TO CH4
UPGRADING CH4 >98%
CH4 >98%
LNG
ON SITE PRODUCTION steam reformingor biotechconversion
Methanol Fuel blend
DME (diesel like)
CENTRALIZED PRODUCTION
Methanol to olefins (plastic)Methanol
Combined cycle power generation
CHP
H2
O2
Nutrientsciclying
PHA
BIOGAS HECHO
CORRECTAMENTE
BDR
PROPUESTA PARA UN
DESARROLLO SUSTENTABLE
DEL BIOGAS UTULIZANDO
RESIDUOS
https://www.youtube.com/watch?v=Rb-aV-pTYRE
•Energía y coproductos a partir de residuos
•Emisiones evitadas
•Reducción de dependencia externa
• Minimización impacto indirecto del cambio de uso del suelo
• Menor perdida de nutrientes
• Mejor aprovechamiento del agua
• Mayor fertilidad y rendimientos
• Reducción de la huella de carbono
• Establecimientos con mayor flujo de fondos
• Reducción de la volatilidad de los mercados de la energía y los alimentos
• Reducción de los costos de fertilización
• Mejorar calidad de agua
• Reducir la erosión
• Mejorar la productividad
• Reducir las emisiones de gases efecto invernadero
Cobertura continua del suelo
Estabilidad económica
Valorización de los
residuos
Incremento de la
materia orgánica de los suelos
BDR
N° EU:17400 GR+IT =71.50%
Número de plantas de biogás en Europa (2016)
ALEMANIA: Desarrollo del número de plantas de biogás y potencia eléctrica en MW - estado 2017
EU: Sustrato para biogás
vegetal 10%
Estiericol 2%
Estiericol más cultivos dedicados
62%
Estiericol más cultivos dedicados más subproductos
agrícolas 14%
Estiericol más subproductos
1%
basura 9%
subproductos industriales
2%
PORCENTAJE DE PLANTAS BASADO EN LA DIETA
El futuro: biometano • El biometano se obtiene a partir de biogás purificado por el dióxido de carbono y otras impurezas que
contiene. Y 'bastante similar al metano y se puede introducir en las tuberías o usarse directamente como un combustible
El futuro: biometano
© ECOFYS | |
Futuro rol del biometano: balanceando el Sistema
energético y reduciendo los costos totales de suministro
08/02/2017 Daan Peters
Electricity
Gas
La capacidad del
Sistema de
transporte de gas
es muy superior al
eléctrico
La infraestructura gasifera (incluyendo almacenamiento) esta diseñada
para manejar fuertes fluctuaciones temporales constituye un activo para
manejar desbalances en el sistema
Patron de demanda del gas natural y la electricidad
Sustentabilidad respecto a los fósiles
Frente del silo 50 cm por dia
Diferentes fuentes de materia prima para los digestores
Ante fallas en digestores se
puede duplicar la
producción a un mayor
costo ejemplo remolacha
mas silo de maíz.
Secadora de fardos
Generador
Concentrados liquidos fertilizantes
Fardos secos consumo y venta
Energía térmica y eléctrica
Cama pasteurizada consumo y venta
EL concentrado celulósico se vende como cama
para animales reduce 50 % el requerimiento de
antibióticos. Recuperador de calor del motor
mediante intercambiadores 110 grados se
impulsa a contracorriente para pasteurizar.
Inversión 4,6 millones produce 1 megaW se alimenta con (38
T estiércol + 45 T de biomasa) produciendo 8,5 GWh/año (24
por dia) y 9,5 GWh/año térmicos (26 MWh/dia)
Fertilizantes liquidos concentrados
Maquina de dosis variable de biofertilizante
Como evaluar sistémicamente
Tomando las emisiones promedio de 4,58 TCO2 /año de un Argentino (2016).
Fuente https://www.datosmacro.com/energia-y-medio-ambiente/emisiones-
co2/argentina
La producción total de biodiesel desde el 2008 ahorro el equivalente a lo que emiten
10 (4,89) millones de Argentinos en un año
EQUIVALENCIAS PRACTICAS
Jorge Antonio Hilbert INTA CIA IIR
TEMAS A DEBATIR
Tenemos una clara visión estratégica del carbono renovable que se genera en Argentina
Se esta pensando en una visión integrada
Nos enfrentaremos con enormes cambios tecnológicos estamos preparando a las nuevas generaciones
Que niveles de inversión se le esta dedicando a lograr un funcionamiento sinérgico entre las actividades de las ciudades y el campo.
Como nos estamos preparando frente a las nuevas demandas ambientales
Jorge Antonio Hilbert INTA CIA IIR
TEMAS A DEBATIR
Necesidad de coordinar capacidades nacionales en investigación ante planteos de uso intensivo de RESIDUOS en agro ecosistemas.
Seremos capaces de crear centros de excelencia donde concurran recursos de varias instituciones trabajando en red
Estamos abiertos a la cooperación y trabajos en institutos de referencia a nivel internacional.
Como nos organizamos para invertir en mayor escala y aprovechar las economías.
EN ESTE MUNDO HAY SUFICIENTES RECURSOS PARA TODO LO QUE
NECESITAMOS
PERO NO LO SUFICIENTE PARA TODO LO QUE CODICIAMOS
Ghandi
¡Muchas Gracias!
Ing.Agr. M.Sc. Jorge A. Hilbert Instituto de Ingeniería Rural CIA
Mail [email protected]
https://sites.google.com/view/jorge-antonio-hilbert/p%C3%A1gina-principal
Twitter https://twitter.com/INTABioenergia
