Desarrollo de tecnologías innovadoras para la generación ...En México existen dos digestores...

Desarrollo de tecnologías innovadoraspara la generación de bio-energéticos através de la valoración integral debiomasa.

Dr. Abelardo Flores Vela

Agosto 2018

Fundamentos

Capacidad instalada en México se estima en 1,250 aserraderos.

Producción de aserraderos en México de 94 m3r.

Mercado en asenso en la producción de pellets en Europa

México no figura en la producción de pellets y exportación a la UE

No existe el aprovechamiento de los subproductos de la industria de

aserraderos

Alto potencial para la generación de productos energéticos

Productos energéticos en estado sólido, liquido y gaseoso

Evaluación económico financiera aplicando el modelo financiero estocástica

para el mercado de subproductos de aserraderos

FundamentoEscenario de la penetración de Bioenergía en México

Realizar la valorización integral de

la biomasa lignocelulósica para la

obtención de bio-combustibles

sólidos, líquidos, gaseosos y el

desarrollo de productos con valor

agregado.

Objetivo

Procesos de transformación de biomasa para la generación de bio-energéticos

1. Biocombustibles sólidos (CMPL)

Estructura modular

2. Biocombustibles líquidos (CMPL)

3. Biocombustible gaseoso (CIEMAD)

4. Evaluación económico financiera (ESIA-T)

1. Biocombustibles sólidos

Caracterización del subproducto de aserrios para la fabricación de productos con alto poder calórico a

partir de la biomasa.

a. Caracterización de las propiedades físico-químicas.

Aserrín y corteza de la madera:densidad, humedad, material volátil, porcentaje dedurabilidad, esfuerzo de compresión, módulo deelasticidad y poder calórico.

1. Biocombustibles sólidos

b. Diseño y desarrollo tecnológico

Aplicación de las estrategias de ecodiseño:

1. Selección de materiales de bajo impacto;2. Reducción de uso de materiales; 3. Técnicas para optimizar la producción;4. Optimización del sistema de distribución;5. Reducción del impacto durante su uso;6. Optimización de la vida útil;7. Optimización del sistema de fin de vida;8. Desarrollo de un nuevo concepto.

Origen de la Planta

TipoCelulosa(% masa)

Hemicelulosa(% masa)

Lignina(% masa)

Madera blanda 46 23 28

2. Biocombustibles líquidos

PINO

2. Biocombustibles líquidos

Separación de Lignina

Secado

Lignocelulosa

Hidropirólisis, Hidrotratamiento(400 °C)

H2

AROMÁTICOS(fenol, catecol, guaiacol, etc.)

Lignina

Bio Aceite Crudo

Pirólisis(600 °C)

Producto

Materia prima

Proceso catalítico

Proceso termoquímico

PROCESO DE DEPOLIMERIZACIÓN

DE LA LIGNINA Y PRODUCTOS

HIDROTRATAMIENTO

Combustibles Líquidos

Hidrogenación

H2

2. Biocombustibles líquidos

Reactores batch de laboratorio (100 y 600 ml)

H2

Lignina

P = 90 – 100 bargT = 380 – 430 °CN = 750 rpmCat./Lignina = 5 % pesot = 1, 2, 3 y 4 horas

Catalizador

Gases(C1, C2, C3, C4, H2,

H2O, CO, CO2, etc.)

Aromáticos

Char (material sólido que se forma durante la etapa inicial de la combustión de un material carbonoso)

2. Biocombustibles líquidos

Procesos principales, productos primarios y aplicaciones de la ligninaaislada y biomasa conteniendo lignina. Producción de hidrógeno apartir de los productos primarios involucra la gasificación (oreformación) y las reacciones de cambio agua-gas

Proceso Carga Productos de

la Lignina Aplicaciones

Actual Mediano Plazo Largo Plazo

Combustión B, L Gas de escape

Pulpa Kraft B Lignina alcalina

H2, Alcoholes, Combustibles líquidos F-T

Pulpa de sulfito B Lignosulfonato LV-MM HV-MM

Gasificación B, L Syngas (Gas Sintético)

H2, Alcoholes, Combustibles líquidos F-T

Pirólisis B, L Bio-aceite, Char

Combustible sólido, H2

Aromáticos

Hidrólisis B Char

Combustible sólido, H2

Depolimerización L Aromáticos Combustible sólido, Aromáticos

B Biomasa, L Lignina; Potencia y calor

LV-MM = Macro-moléculas de bajo valor; HV-MM = Macro-moléculas de alto valor; H2 = hidrógeno+Syngas.

3. Biocombustible gaseoso

La biomasa lignocelulósica (BLC) (incluso residuos de nopalOpuntia ficus y papel higiénico usado (PHU)) y la fracciónorgánica de los residuos sólidos urbanos (FORSU) sonextremadamente abundantes, por sus características son fuentede biogás. Lo que se pretende es caracterizarfisicoquímicamente estos sustratos, utilizando análisis proximal,análisis elemental y determinar su contenido de celulosa,hemicelulosa y lignina.

En la CDMX se producen:

a) 109.6 ton/día de residuos de nopal de los

cuales en la delegación Milpa Alta se generan

de 9-10 ton/día (Marin,2017)

b)743 ton/día de residuos de papel higiénico

(Tovar, 2008)

3. Biocombustible gaseoso

DIGESTIÓN ANAEROBIA DE NOPAL EN MÉXICO

En México existen dos digestores anaerobios para producción de metano que utilizan nopal como materia prima.

Ubicación Camémbaro Delegación Milpa Alta

Inicia operación 2010 2017

Capacidad 100m3 50m3

Tratamiento 8 ton/día de nopal forrajero 1 ton/día de residuos de nopal

Rendimiento 25 a 40 m3 /ton de nopal No reportado

3. Biocombustible gaseoso

4. Evaluación económico financiera

Diagnóstico del mercado de residuos de madera en México

Oportunidades en mercados globales

Diagnóstico sobre la industria de aserraderos en México

Estudio de caso (aserradero en el Edo. de Hidalgo)• Identificación de productos tipos• Estudio de mercado • Definición del óptimo a producir

Propuesta de valor a un caso de un aserradero tipo

Aplicación de modelofinanciero estocástico

Costos de inversión, corrientes y de mantenimiento

Ingresos

Condiciones de rentabilidad del proyecto

Análisis financiero

Análisis de Riesgo

Fuentes de financiamiento

4. Evaluación económico financiera

.

Solicitudes de patente

Solicitudes de modelos de utilidad

Solicitudes de derecho de autor

Artículos científicos

Tesis de nivel superior

Tesis de nivel posgrado

Transferencias tecnológicas

Convenios con la industria

Productos

Muchas gracias.