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BIOCOMBUSTIBLES I. IntroduccinEsta monografa explica la problemtica situacin energtica que estamos viviendo, siguiendo por una visin global e impactos sectoriales en la produccin y comercializacin de oleaginosas, biomasa, aceites vegetales y etanol. Eleg como biocombustible a desarrollar al Biodiesel, ya que a mi parecer es con el cual se logrado los mejores avances. Luego explicar paso a paso la realizacin de Biodiesel; prctica que yo misma realice en la Escuela Tcnica, la cual est muy bien desarrollada y explicada; las diferentes formas de obtencin de aceites aptos para producir Biodiesel, y normas de calidad aplicadas en Argentina y en distintos pases del mundo. Tambin se expandirn conocimientos de otros Biocombustibles, tales como el Bioetanol y Biogs. Adems, realic una moderada explicacin acerca del Biodiesel, sus comienzos y expansin en el territorio argentino. Y para finalizar, la prueba del Biodiesel en motores diesel.

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II. FundamentacinLa eleccin de este tema se basa en mis primeros

conocimientos de la industria, ya que en la Escuela Tcnica un profesor comenz una investigacin acerca de los biocombustibles y logr que todos sus alumnos incluida nos interesemos en el tema; logrando, en algunos casos, como en el mo, la eleccin de esta carrera tan hermosa. Los biocombustibles son el futuro. Lo nico que hay que hacer es investigar, analizar y mejorar lo que tenemos hecho hasta ahora. La implementacin del aceite de algas es un muy buen avance, pero as como se avanza en ese tema, nos quedamos estancados en otros, como por ejemplo en el traslado de la materia prima, como tambin la del producto terminado (biocombustibles), ya que se continua realizando mediante derivados del petrleo, sabiendo que son nocivos para nuestra salud. Esa es mi meta, lograr vivir en un mundo mejor, con un aire ms limpio y puro. Ese es mi estudio, y en este trabajo lo demuestro.

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III.

Biocombustibles como alternativa energtica

a) Un

nuevo

paradigma

energtico?

El biocombustible es el trmino con el cual se denomina a cualquier tipo de combustible que derive de la biomasa - organismos recientemente vivos o sus desechos metablicos, aceites vegetales o animales-. Los combustibles de origen biolgico pueden, de alguna manera, Los sustituir parte del consumo usados en y combustibles desarrollados fsiles son el tradicionales, como el petrleo o el carbn. biocombustibles ms bioetanol y el biodisel.

El bioetanol, tambin llamado etanol de biomasa, se

obtiene a partir de maz, sorgo, caa de azcar, remolacha o de algunos cereales como trigo o cebada. En 2006, Estados Unidos fue el principal productor de bioetanol (36% de la produccin mundial), Brasil representa el 33,3%, China el 7,5%, la India el 3,7%, Francia el 1,9% y Alemania el 1,5%. La produccin total de 2006 alcanz 55 mil millones de litros.

El biodiesel, se fabrica a partir de aceites vegetales, que

pueden ser ya usados o sin usar. En este ltimo caso se suele usar canola, soja o jatrofa, los cuales son cultivados para este propsito. El principal productor de biodisel en el mundo es Alemania, que concentra el 63% de la produccin. Le sigue Francia con el 17%, Estados Unidos con el 10%, Italia con el 7% y Austria con el 3%. El uso de biocombustibles tiene impactos ambientales negativos y positivos. Los impactos negativos hacen que, a pesar de ser una energa renovable, no sea considerado por muchos expertos como una energa no contaminante y, en consecuencia, tampoco una energa verde.

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Una de las causas es que, pese a que en las primeras producciones de biocombustibles slo se utilizaban los restos de otras actividades agrcolas, con su generalizacin y fomento en los pases desarrollados, muchos pases subdesarrollados, especialmente del sureste asitico, selvas estn y destruyendo para sus crear espacios naturales, para incluyendo bosques, plantaciones

biocombustibles. La consecuencia de esto es justo la contraria de lo que se desea conseguir con los biocombustibles: los bosques y selvas limpian ms el aire de lo que lo hacen los cultivos que se ponen en su lugar. Algunas fuentes afirman que el balance neto de emisiones de CO2 por el uso de biocombustibles es nulo debido a que la planta, mediante fotosntesis, captura durante su crecimiento el CO2 que ser emitido en la combustin del biocombustible. Sin embargo, muchas operaciones realizadas para la produccin de biocombustibles, como el uso de maquinaria agrcola, la fertilizacin o el transporte de productos y materias primas, actualmente utilizan combustibles fsiles y, en consecuencia, el balance neto de emisiones de dixido de carbono es positivo. Otras de las causas del impacto ambiental son las debidas a la utilizacin de fertilizantes y agua necesarios para los cultivos; el transporte de la biomasa; el procesado del combustible y la distribucin del biocombustible hasta el consumidor. Varios tipos de fertilizantes tienden a degradar los suelos al acidificarlos. El consumo de agua para el cultivo supone disminuir los volmenes de las reservas y los caudales de los cauces de agua dulce. Algunos procesos de produccin de biocombustible son ms eficientes que otros en cuanto al consumo de recursos y a la contaminacin ambiental. Por ejemplo, el cultivo de la caa de azcar requiere el uso de menos fertilizantes que el cultivo del maz, por lo que el ciclo de vida del bioetanol de caa de azcar supone una mayor reduccin de emisiones de gases de efecto invernadero 4

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respecto al ciclo de vida de combustibles fsiles con ms efectividad que el ciclo del bioetanol derivado del maz. Sin embargo, aplicando las tcnicas agrcolas y las estrategias de procesamiento apropiadas, los biocombustibles pueden ofrecer ahorros en las emisiones de al menos el 50% comparando con combustibles fsiles como el gasleo o la gasolina. El uso de biocombustibles de origen vegetal produce menos emisiones nocivas de azufre por unidad de energa que el uso de productos derivados del petrleo. Debido al uso de fertilizantes nitrogenados, en determinadas condiciones el uso de biocombustibles de origen vegetal puede producir ms emisiones de xidos de nitrgeno que el uso de productos derivados del petrleo. Una solucin real pero an no disponible es la utilizacin de residuos agroindustriales ricos en hemicelulosas. De esta forma no se utilizaran reas de cultivos nuevas ni utilizacin de alimento para la produccin de biocombustibles. Un ejemplo de esto es la utilizacin de los residuos de la remolacha, del maz, paja de trigo cortezas de rboles. La hidrlisis de estos compuestos es ms compleja que la utilizacin energa de almidn para para la obtencin los de azcares antes libres de la fermentables, por lo tanto, requiere de una mayor cantidad de inicial procesar compuestos fermentacin, sin embargo, el costo de produccin es casi nulo al considerar que se trata de residuos. La nica tecnologa eficiente y limpia es la utilizacin de enzimas hemicelulolticas. Existen tres puntos claves que se deben solucionar o perfeccionar antes de aplicar esta tecnologa: 1) Se deben encontrar enzimas ms estables y eficientes. industrial. capaces de fermentar eficientemente

2) Mtodos menos destructivos de inmovilizacin de enzimas para su utilizacin. 3) Microorganismos

monosacridos derivados de las hemicelulosas (xilosa y arabinosa 5

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principalmente).

IV. Biocombustibles a)

y

normas

de

calidad

Biodiesel producido a partir de aceites vegetales de

oleaginosas tradicionales El Biodiesel esta hecho comnmente alterando qumicamente un aceite orgnico con el uso de un catalizador y de un alcohol, tpicamente metanol. La reaccin qumica que ocurre con este proceso analiza las molculas del aceite y substituye la porcin de la glicerina molcula por una molcula del alcohol. La glicerina baja al fondo y se elimina dando por resultado Biodiesel. El Biodiesel entonces se lava tpicamente, para quitar cualquier impureza adicional y despus se utiliza como combustible en un motor diesel sin la fabricacin de ningunas modificaciones al motor. Biodiesel se conoce qumicamente como ' ster metlico del cido graso. Cul es justo una manera de decir es un producto hecho del metanol y de un aceite orgnico con las cadenas del cido graso. Se hace y tiene fcilmente muchas ventajas, incluyendo emisiones ambientales del escape y un funcionamiento mejorado de su motor.

1) ElaboracinEste procedimiento se denomina transesterificacin, similar a la saponificacin. La saponificacin es la elaboracin de jabn (soap). En la elaboracin de jabn se toma un cido transgraso o triglicrido (aceite o grasa de cocina), se mezcla con una solucin de hidrxido sdico (NaOH o sosa) y agua. Esta reaccin produce que las cadenas de steres se separen de la glicerina. Estas cadenas de steres son 6

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las que se convierten en jabn. Tambin se denominan lpidos. Su caracterstica nica de ser atradas hacia molculas polares como el agua, por un lado; y a molculas no polares por el otro, es la que las convierte efectivamente en jabn. En las reacciones de transesterificacin, se mezcla en primer lugar una solucin de NaOH (sosa) y metanol (CH3OH), para crear metxido sdico (Na + CH3OH-). Este producto qumico FUERTE rompe el cido transgraso en glicerina y en cadenas de steres (biodiesel), junto con un poco de jabn si no s es cuidadoso. Los steres se convierten en metilsteres. con Seran etilsteres si reaccionaran etanol.

Las figuras de la 1 a la 3 muestran estas dos reacciones: Figura 1: Las lneas en zigzag en el diagrama del triglicrido se han abreviado para las cadenas de carbono. A ambos lados de cada segmento de lnea se encuentra un tomo de carbono.

Figura 1

Figuras 2 y 3: estos zigzags se han abreviado como R1, 2 y 3.Glicerina

Triglicrido Figura 2: Transesterificacin Biodiesel

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Figura 3 Glicerina

Triglicrido

2) Visin GeneralLa solucin de Aceite Vegetal Usado (AVU) obtenida de un barril de grasa usada de un restaurante se precalent a 48-54C. La cantidad de metanol necesaria para la reaccin es de un 15-20% de la masa del AVU. Diferentes AVUs pueden tener distintas densidades, dependiendo del tipo de aceite del que deriven originalmente y de cuanto tiempo han sido usados en el fondo de la freidora. Si no se est seguro de la densidad, lo mejor es ser generoso incluir con de el 15 metanol, a como 20 puede litros ser de un 20%. Por ejemplo: cuando se transesterifique 100 litros de AVU, se debe metanol. El metanol se mezcla en solucin con hidrxido sdico, para as crear metxido sdico en una reaccin exotrmica, es decir, desprende calor cuando se forman los enlaces. Este metxido sdico debe ser tratado con extrema precaucin! Si se produjeran salpicaduras en la piel, la misma ardera sin que se notara (matara los nervios), por lo que se ha de lavar inmediatamente. El metxido sdico es tambin muy corrosivo para las pinturas. Los mejores tipos de envases para manejarlo so los de acero inoxidable. Los almacenes de equipamiento usado para restaurantes, son un buen lugar para buscarlos. Suelde los accesorios de fontanera cuando resultare necesario.

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3) MezcladoCualquier hlice o agitador acoplado a un taladro de 5 cm. posicionado con seguridad en una gua funciona bastante bien como mezclador. Se aade metxido sdico y se bate con el AVU desde 50 minutos a una hora. Durante el curso de esta hora, el proceso de transesterificacin separa el metil-esteres del glicerol. El CH30 del metanol desune las cadenas de ster y OH de NaOH y estabiliza el glicerol. Tras agitar los reactivos a 48-55C durante una hora, hay que dejar que la solucin se asiente y luego hay que calentarla durante ocho o ms horas. Los metil-esteres menos densos flotan en la parte superior y la glicerina, ms densa, se congela en el fondo del contenedor en una fuerte masa gelatinosa.

4) SeparacinUna forma alternativa de hacer esto es permitir que los reactivos esteres se asienten el durante glicerol se una hora tras an el mezclado, mantenindolo por lo menos a 37C; separe cuidadosamente los mientras mantenga semi-liquido. Esto se puede hacer sacando los reactivos del fondo de contenedor mediante drenaje utilizando un manguito transparente. Tan pronto como aparezca menos denso y oscuro los esteres en el manguito, desve los contenidos a un contenedor separado. La glicerina (aunque no est aun solidificada) tendr un color marrn oscuro y los esteres un color a miel. Cuando los esteres ms ligeramente coloreados aparezcan desvi este fluido a un contenedor separado. Si se perdiera alguno, es sencillo recuperarlo posteriormente del contenedor de glicerina solidificada, que se forma a unos 37C.

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La figura 4 muestra un ejemplo de un sistema para separar dos lquidos de diferentes densidades. Este puede servir como un buen prefiltro o ser usado para separar aceites, jabn y glicerina/esteres. Los sistemas de limpieza de combustible de los barcos de la Marina cumplen bien su funcin cubriendo las necesidades de filtros.Figura 4

La figura 5 muestra la vasija de reaccin donde el AVU se mezcla y calienta. El calentamiento se lleva a cabo por el un hornillo, un quemador de propano, aunque un fogn de diesel podra funcionar bien.

Figura 5

En la figura 6 se ilustra una alternativa para usar una muy pequea cantidad de electricidad. Este sistema usara un quemador tipo horno, funciona con los esteres recogidos para calentar su vasija de reaccin. La accin de agitacin de la vasija se crea por corrientes de inversin trmica generadas de la por tubos y de un

Figura 6

enfriamiento

externo

vasija

respiradero de extraccin amortiguado que sube por su centro. La figura 5 tambin muestra una batidora usado para mezclar el metxido sdico. Para un proceso de 16 litros, utilizo una batidora para la solucin de metxido sdico, como no se puede meter todo adentro de una vez, se miden tres porciones separadas.

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5) GlicerinaLa glicerina recogida puede ser compostada tras haber sido ventilada durante tres semanas para permitir que se evapore el metanol residual. Otra forma de eliminacin, aunque un poco ms complicada, podra ser separar sus componentes. La mayora de sus componentes son metanol, glicerina pura (un producto valioso para medicinas, tinturas, lociones capilares o de manos, arreglos secos de planta, junto con otros usos) y cera. La destilacin es unidireccional, esto es, es frecuente que culmine, pero la glicerina tiene un alto punto de ebullicin, mientras que bajo una presin de vaco este mtodo es difcil. Esta glicerina tambin produce un excelente desengrasador o jabn industrial. Una buena forma de purificarlo consiste en derretirlo de nuevo mediante calor en una doble caldera. Una vez que ha vuelto a ser lquido, las impurezas (trozos de freiduras) se hundirn al fondo y su color se volver ms uniforme.

6)

Jabn

Suspendido en el metil ster recogido habr tambin algunos residuos jabonosos. Son el efecto de los iones Na+ del hidrxido sdico (NaOH) en reaccin con algn agua que se ha creado de la unin del metanol con las cadenas de esteres. Si la reaccin tiene ms cantidad de jabn de la que es habitual, se debe a que cierta cantidad de sosa ha entrado en contacto con el agua, antes de que tuviera ninguna posibilidad de reaccionar con el metanol. Es importante guardar la batidora y todos los utensilios con los que entra en contacto la sosa lo ms secos posible. La posibilidad de tener una buena limpia separacin de esteres respecto a la glicerina con un poco de subproducto jabonoso es mucho mejor en un da de verano seco y clido que en un da hmedo de invierno. 11

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Para

llevar los

steres

desde esta etapa

al tanque de jabn se

combustible, se debe dejar reposar durante un tiempo (una semana) para posibilitar que la mayora de los residuos del de filtrado para llevarlos a los depsitos sedimenten antes de hacer correr los steres a travs de un sistema de combustible de casa/vehculo.

7) LavadoOtro sistema consiste en lavar con agua los jabones del combustible. Cuando se limpian los esteres por primera vez, es mejor aadir al agua una pequea cantidad de cido actico (vinagre). El cido actico baja el pH de la solucin a unos valores ms cercanos al neutro. La figura 7 muestra un sistema sencillo de lavado usando un contenedor de PVC translcido con una vlvula a 710cm del fondo. Si no puede encontrar un contenedor translcido, uno fabricado con un tubo de visin debe funcionar. Llnelo con agua hasta que est a mitad de camino entre el fondo del contenedor y la vlvula; entonces, llneloFigura 7

con

los esteres a lavar. Tras una suave agitacin (Vd. no quiere levantar los jabones ) seguidos de 12 a 24 hs. de sedimentacin, el aceite y el agua se separarn, el aceite limpio puede ser decantado fuera de la vlvula, saliendo el agua jabonosa ms para ser drenada fuera del fondo. Este proceso se debe repetir 2 - 3 veces (Sistema de los 3 lavados) para remover una cantidad cercana al 100 % de los jabones. Los segundos y terceros lavados pueden hacerse con agua sola. Tras el tercer lavado, cualquier agua restante se remueve recalentando el aceite lentamente. Otra idea consiste en enfriar los steres de forma 12

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que se permita a los jabones condensarse y sedimentarse ms rpidamente. Cuando el aceite se enfra acelera la sedimentacin de la sosa residual respecto de los esteres. Con un tiempo de asentamientoFigura 8

corto,

el

aceite

se

aclara

considerablemente.

Para explicar el proceso, la parte de cunto NaOH y ser explicado claramente en este punto.

(sosa) se usa, se deja fuera. Este es el paso ms difcil en el proceso de reaccin

8) ValoracinPara determinar la cantidad adecuada de NaOH se debe realizar una valoracin de la grasa que ha de ser transesterificada. Para hacer esta valoracin se debe hacer una solucin de un gramo de NaOH en un litro de agua destilada. Poner la solucin en un agitador para asegurarse de que se disuelve completamente. Esta muestra se utiliza entonces como de referencia para el proceso de valoracin. Es importante no dejar que la muestra se contamine, ya que puede ser usada para varias valoraciones. Para preparar la valoracin, mezcle 10 mililitros de alcohol de isopropilo puro (99%) (Alcohol de frotado) en un pequeo contenedor con 1 mililitro de muestra de AVU. Tome la muestra de valoracin del AVU de la vasija de reaccin (Figura 5) tras haber sido calentado y batido. Aada a esta solucin 10 gotas de fenolftalena, un indicador cidobase que se queda descolorido en acido y magenta en base. Se puede comprar fenolftalena para piscinas o en almacenes proveedores de tubos calientes. Es importante anotar que tiene una vida propia de alrededor de un ao y que es muy sensible a la degradacin por la luz, por lo que tras un cierto tiempo comenzar a dar lecturas errneas. Enrase una bureta de 50ml con solucin de NaOH, y mientras est al tanto de las cantidades, deje gotear cantidades medidas de solucin 13

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NaOH (un par de dcimas de mililitros cada vez), en la solucin de AVU/isopropanol/fenolftalena. Haga seguir a cada gota la agitacin vigorosa de la solucin. En tiempo fro el AVU se puede congelar y no funcionar, por lo que la valoracin necesita ser llevada a cabo en un espacio caldeado. Si las condiciones son las correctas, eventualmente la solucin se tornar de magenta brillante. Este es el indicador de color para un rango de pH de 8-9. Es importante encontrar la cantidad adecuada, para alcanzar precisamente este pH sin dejar caer demasiadas gotas! Es buena idea hacer este proceso entero un par de veces ms, como una manera de asegurar que su nmero es el correcto. Dependiendo del tipo de grasa, de a qu temperatura se ha calentado en la freidora, de lo que se cocin en l y durante cuanto tiempo fue usada, la cantidad valoracin estaba de solucin NaOH/agua necesaria para la habitualmente entre 1.5 a 3 mililitros. La

fenolftalena se puede sustituir tambin por papel tornasol. Intntelo tambin con aceite de cocina fresco, debe necesitar mucho menos sosa para alcanzar un pH 8-9.

9) El clculoEl siguiente paso es determinar la cantidad de NaOH necesaria para catalizar la reaccin que va a tener lugar. Tome el nmero de mililitros derivados de la valoracin, multiplquelos por el nmero de litros de grasa a ser transesterificada y (lo que he encontrado que funciona mejor), multiplique este nmero de nuevo por 1,15. Este truco fue observado despus de hacer multitud de procesos por lotes y encontrar que una pequea cantidad extra de NaOH daba lugar a una ms completa separacin de esteres respecto del glicerol. He recomendado tanto esta forma como el no aadir el 15% de NaOH extra, para ver cual trabaja mejor.

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Hay una cosa ms que calcular. Cada litro de aceite vegetal limpio fresco (que nunca haya sido cocinado) necesita habitualmente 3,5 gr. de NaOH para catalizar la reaccin que va a tener lugar. As, de nuevo, por cada libro de AVU que vaya a ser transesterificado aada 3,5 gr. adicionales de NaOH. Por ejemplo: La valoracin determin que se necesitan 2,4 mililitros para alcanzar un pH de 8,5 y que esta reaccin transesterificar 150 litros de aceite. 2,4 gramos por 1,15 (esto es opcional) por 150 litros igual a 414 gramos de NaOH Ms 3,5 gramos por 150 litros es igual a 525 gramos de NaOH 414 + 525 = 939 gramos de NaOH En una valoracin diferente (por ejemplo), para que 1,8 mililitros alcanzaran el necesario pH de 8.5, la cantidad final de NaOH que se necesitara para esta reaccin sera de 836 gr. de NaOH. Durante un cierto tiempo, el nmero de gramos de leja (hidrxido) por litro de AVU ha sido generalmente entre 6-7 dependiendo de su estado.

b) Biodiesel a partir de aceites vegetales no tradicionales ygrasos animales 1) A partir de grasa de pollo y tall oil En Enero de este ao un equipo de ingenieros qumicos de la Universidad de Arkansas, en Estados Unidos, ha desarrollado un mtodo para convertir la grasa de pollo en combustible Biodiesel. Lo 15

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han conseguido usando metanol supercrtico, es decir, metanol (que es un lquido inflamable y txico que se emplea normalmente como disolvente o combustible) en condiciones de fluido supercrtico (a una presin y temperatura superiores a su presin y temperatura crticas). A raz de esta investigacin, los cientficos tambin han logrado convertir cido graso de tall oil, uno de los subproductos principales del proceso de pulpeo de la madera (que es el procesamiento mecnico y qumico de productos de madera, una parte del proceso de produccin de papel), en biodiesel con un rendimiento que supera el 90%. El tall oil crudo es un subproducto de algunas plantas de celulosa, y constituye una importante fuente de materias primas, como los cidos grasos de tall oil, que se emplean en la fabricacin de productos tan variados como jabones, detergentes o lubricantes.

a.

Punto crtico

Ambos logros son un avance significativo hacia la produccin de combustibles comercialmente viables, disponibles y accesibles, adems de tener un bajo coste de produccin. Debido al coste actual del diesel y a los resultados de este y otros proyectos, creo que los productores de energa considerarn incluso ms seriamente la posibilidad de combinar el diesel del petrleo con el biodiesel obtenido de sustancias crudas y baratas. Los investigadores sometieron grasa de pollo donada por la compaa Tyson Foods y cidos grasos de tall oil, suministrados por el fabricante de papel y pulpa Georgia Pacific, a un proceso qumico conocido como tratamiento con metanol supercrtico. Este mtodo disuelve y origina una reaccin entre los componentes de un producto en este caso, la grasa de pollo y el tall oil- sometindolo a altas temperaturas y a fuerte presin hasta que la 16

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sustancia alcanza un estado supercrtico, es decir, un punto crtico de presin y temperatura (el punto ms alto en que una sustancia puede existir en equilibrio como vapor y lquido). Este proceso no precis del uso de un catalizador; como el Hidrxido de Sodio en el caso del Biodiesel con aceites tradicionales.

b.

Mtodo EficienteDe esta forma, se consigui de ambos productos un

biodiesel con un alto rendimiento, del 89% en el caso de la grasa de pollo, y del 94% en el del tall oil. El mximo rendimiento con la primera sustancia se obtuvo a una temperatura de 325 C, con una proporcin molar de 40 a uno en lo que se refiere a la cantidad de metanol aplicada. A esta misma temperatura, con una masa molar de 10 a uno, los cidos grasos de tall oil alcanzaron el rendimiento mximo como biodiesel. Si se aplicaba una temperatura de 300 C, el rendimiento de esta sustancia fue del 80%.

En intentos anteriores llevados a cabo por los investigadores, se utilizaron mtodos ms convencionales para producir el biodiesel, basados en el uso de catalizadores (sustancias que aumentan la velocidad de una reaccin qumica). Estos mtodos, que pueden producir con xito el biodiesel, requieren sin embargo largo tiempo de reaccin y cantidades excesivas de metanol.

El mtodo supercrtico elimina la necesidad del uso de catalizadores base y otros problemas, como la formacin de subproductos no deseados y la prdida de rendimiento. Y utilizara sustancias ms baratas, como la grasa de pollo, lo que podra reducir el coste de produccin del biodiesel que, hoy por hoy, se calcula duplica los tradicionales. 17 costes de fabricacin de la gasolina o el gasoil

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2)

A partir de aceites de microalgas

Para obtener Biodiesel a partir de algas primero se debe extraer el aceite de estas es y por un obtener proceso qumica El llamado de transesterificacin posible Biodiesel. cultivo

microalgas y la obtencin de aceite a partir de este presentan muchas ventajas con respecto a los cultivos terrestres. Por un lado presentan una tasa de crecimiento mucho mayor y por otra lado la produccin de aceite por rea esta estimada entre 4.6 y 18.4 l/m2, esto es de 7 a 30 veces mayor que los mayores cultivos terrestres. No requiere de grandes superficies para su produccin. En una superficie de 52.000 km2, se pueden obtener 95 millones de barriles de Biodiesel al da a un precio sensiblemente inferior al del petrleo actual. Se trata de una fuente de produccin de energa en continuo, inagotable y no contaminante porque no moviliza carbono fsil, sino que utiliza el exceso de carbono (CO2). Contribuye de esta forma a paliar el efecto invernadero y a restablecer el equilibrio trmico del planeta. En comparacin con otros vegetales utilizados para la produccin de Biodiesel, el fitoplancton parece ser el que mas rendimiento tiene. Algunos estudios sealan los siguientes niveles de produccin anual de volumen de aceite por km2: Colza: de 100 a 140 m3/km2. Mostaza (Brassica nigra): 130 m3/km2. Pin: 160 m3/km2. Aceite de palma: 610 m3/km2. Algas: De 10.000 a 20.000 m3/km2. Algunas caractersticas y ventajas del Biodiesel producido a partir de algas son las siguientes: Las algas tienden a producir una alta cantidad de cidos grasos 18

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poliinsaturados, lo que disminuye la estabilidad del Biodiesel. Pero los cidos grasos poliinsaturados tienen puntos de fusin bajos por lo que en climas fros es mucho ms ventajoso que otros tipos de biocombustibles. La produccin de aceites a partir de algas es 200 veces mayor que en plantas. Por lo que tambin es mayor la produccin de Biodiesel Posee un alto rendimiento y por lo tanto un bajo costo. La produccin de Biodiesel de algas tiene las caractersticas de reducir las emisiones de CO2 y compuestos nitrogenados de la atmsfera.

a.

Cultivo de algas para la produccin de Aceites

Las algas son capaces de crecer en un amplio rango de condiciones por la que se las encuentra en cualquier zona del planeta: dentro de plantas acuticas, sobre sustrato artificial como madera o botellas, en lagunas, cinagas, pantanos, nieve, lagos de agua dulce o salina, sobre rocas, etc. Por lo que no es difcil encontrar zonas para cultivarlas. En principio, al igual que las plantas, las algas necesitan de tres componentes bsicos para su crecimiento: luz solar, CO2 y agua. Encontrar cepas de algas para hacerlas crecer no es difcil, pero es complicado encontrar cepas que permitan la produccin de biodisel debido a que este tipo de algas necesitan de un alto mantenimiento y por otro lado se contaminan fcilmente con otras especies. Debido a que las algas necesitan de luz celular, CO2 y agua para crecer, pueden ser cultivadas en estanques y lagos. A estos tipos de cultivos se los llaman sistemas abiertos. El riesgo de este tipo de sistemas de cultivos es la alta probabilidad de ser contaminados por otros tipos de algas, ya que las algas que tienen el mayor componente en aceite no necesariamente son las que ms rpido crecen, por lo que algunas cepas de algas contaminantes podran invadir masivamente el cultivo. 19

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Por otro lado en este sistema se tienen poco control frente a condiciones ambientales tales como temperatura del agua, CO2, intensidad lumnica, por lo que el crecimiento del cultivo depende de las condiciones del medio y en general se produce en los meses ms clidos. En general, para el cultivo en sistemas abiertos se buscan cepas que puedan crecer bajo condiciones en las que otros organismos les resultara difcil desarrollarse como Ph altos o bajos, T especificas, requerimientos nutritivos especficos, etc. Es por esta razn que solo pocas especies fueron cultivadas con xito en este tipo de sistemas. La ventaja que tienen los sistemas abiertos es que son muy baratos y fciles de construir ya que bsicamente lo que se hace es construir estanques o piletones en el suelo. Un sistema alternativo para el crecimiento de algas es mediante invernaderos, tambin en estanque. Aunque se reduce el rea de cultivo se solucionan muchos problemas que poseen los sistemas abiertos: menor probabilidad de contaminacin por especies no deseadas, pueden cultivarse un mayor numero de especies, el periodo de cultivo es mayor ya que hay control de la temperatura y puede incrementarse la cantidad de C02 en el ambiente, con lo que tambin aumentara la tasa de crecimiento de las algas. Los estanques poseen sistemas que permiten a las algas mantenerse en movimiento en el medio, de forma que todas reciban la misma cantidad de luz y nutrientes. Por otro lado se renueva continuamente la cantidad de C02 y nutrientes del medio. Otro tipo de sistemas cerrados de cultivos son los Fotobiorreactores los que incorporan luz blanca y natural y donde las condiciones son mas controladas que en los sistemas abiertos. Son sistemas muy costosos pero que tienen un alto rendimiento en cuanto a la produccin de aceite de algas. Algunos tipos de fotobiorreactores son:

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Tubos plsticos o de vidrio de forma triangular (Fig. 2 y 3): Gases como C02 y O2 se hacen fluir desde la parte baja de la hipotenusa y algas con medio de cultivo se hacen fluir en el sentido opuesto. Fotobiorreactores tubulares en forma horizontal (Fig. 4): Son tubos de acrlico en el que se hace circular en forma horizontal medio de cultivo mas algas para que estn no precipiten y todas reciban la misma cantidad de luz y nutrientes Columna vertical de burbujas: Se genera circulacin del medio con algas en una columna vertical a travs del flujo de gases como dixido de carbono. Se ilumina a travs de tubos de luz a lo largo del tubo, cuyo objetivo es disminuir el costo del cultivo de algas a gran escala y hacerlo mas simple. Equipos de fermentacin: Algunas compaas obtuvieron aceite de algas sin crecimiento fotosinttico, sino alimentando a las algas con azucares que luego estas fermentaban. Una de estas compaas ese llama Solazyme, una empresa de biotecnologa que esta desarrollando tcnicas para producir combustible para autos y aviones a partir de algas.

b.Las

Tipos de algas que se cultivan

algas

estn

compuestas

bsicamente

por

protenas,

carbohidratos, cidos nucleicos y cidos grasos. Los cidos grasos se encuentran en las membranas, en los productos de almacenamiento, metabolitos, etc. El porcentaje de cidos grasos vara segn la especie, aunque hay especies cuyos cidos grasos representan 40% de su peso seco. Estos son los cidos grasos que luego son convertidos en biodisel. Para la produccin de estos se buscan algas que contengan un alto contenido en lpido y que sean fcilmente cultivables.

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Especie Protena Carbohid Lpidos cidos Nucleicos Scenedesmus quadricauda 47 - 1.9 Scenedesmus dimorphus 8-18 21-52 16-40 Chlamydomonas rheinhardii 48 17 21 Chlorella vulgaris 51-58 12-17 14-22 4-5 Chlorella pyrenoidosa 57 26 2 Spirogyra sp. 6-20 33-64 11-21 Dunaliella salina 57 32 6 Euglena gracilis 39-61 14-18 14-20 Prymnesium parvum 28-45 25-33 22-38 1-2 Tetraselmis maculata 52 15 3 Una de las especies de algas verdes mas utilizadas en el desarrollo de biodisel es Botryococcus braunii (Fig. 6). Esta especie produce alta cantidad de hidrocarburos como terpenos, que constituye alrededor del 30 al 40% de su peso seco. El botriococeno es el hidrocarburo predominante en Botryococcus braunii. Puede ser utilizado para la produccin de octanos, querosn y diesel. Para la produccin de biodisel a partir de botriococeno, primero debe encontrarse una cepa adecuada de Botryococcus braunii que produzca un alto rendimiento del hidrocarburo. Al seleccionar este tipo de cepas, puede que se pierdan atributos como resistencia a enfermedades, desventajas competitivas, etc. Por esta razn se necesitan fotobiorreactores para el cultivo de este tipo de cepas. En EEUU se puso en marcha un programa que duro desde 1978 a 1996, llamado the Aquatic Species Program (ver en referencias), cuyo objetivo fue investigar acerca de cuales serian las especies de algas mas apropiadas para la produccin de Biodiesel. Este programa llego a la conclusin de que no hay una cepa o una especie de alga que sea la mejor en trminos de produccin de aceite para Biodiesel, 22

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pero si que las ms prometedoras eras las diatomeas y en segundo lugar las algas verdes (ejemplo: Botryococcus). Existen otras especies de algas que potencialmente pueden ser utilizadas en la produccin de Biodiesel por su alto contenido de aceites: Scenedesmus dimorphus Esta es una de las preferidas por el alto rendimiento de aceites para Biodiesel, pero uno de los problemas es que produce gruesos sedimentos si al cultivo no se lo agita con frecuencia. Dunaliella tertiolecta Esta cepa produce cerca de 37 % de aceites. Es una cepa que crece rpido lo que significa que tiene una alta tasa de absorcin de CO2. Bacilliarophyta (diatomea) Es una de las favoritas del ASP. El problema es que necesita silicona en el agua, mientras que las Clorofita necesitan nitrgeno para crecer. Chlorofita - Algas verdes tienden a producir almidn, en vez de lpidos. Tienen tasas de crecimiento muy altas a 30 C con alta intensidad de la luz agua de tipo en 55 mmho/cm.

c.Biodiesel

Proceso

de

extraccin

de

aceites

y

produccin

de

La acumulacin de lpidos en algas se produce durante periodos de stress ambiental, incluyendo crecimiento en medios con bajas condiciones de nutrientes. Para inducir stress en cultivos de para produccin de biodisel una de las estrategias disminuir la racin de compuestos enzima nitrogenados o inducir puede como estar variaciones involucrada en en la la temperatura, el ph, inanicin. etc. Algunos estudios sugieren que la Acetil-CoA carboxilasa produccin de cidos grasos, por lo que a travs de la manipulacin gentica del gen que la codifica podra aumentarse la produccin de 23

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lpidos a travs del incremento de la actividad de la enzima. La extraccin del aceite de las algas bsicamente es extraer el alga de su medio de cultivo (a travs de algn proceso de separacin adecuado) y luego usar las algas hmedas para extraer el aceite. Existen tres mtodos bien conocidos de extraccin de aceites de algas. 1. Expeller/press: las algas luego de ser secadas mantienen su contenido de aceite, entonces son prensada con una prensa de aceite. A veces se utiliza una combinacin de prensa y solventes de extraccin. 2. Mtodo del solvente de hexano: Este es uno de los solventes de extraccin favoritos ya que no es muy caro. Una vez que el aceite es extrado con una prensa se utiliza el ciclohexano para extraer el contenido remanente del alga. Luego por destilacin se separa el ciclohexano del aceite.

3. Extraccin supercrtica del fluido: es un mtodo capaz de extraer el 100 % del aceite, pero necesita un alto equipamiento. El CO2 es licuado hasta el punto de tener las propiedades de un liquido y un gas, entonces este fluido licuado acta como un solvente de extraccin para el aceite de alga. Existen otros mtodos de extraccin mucho menos utilizados como la extraccin enzimtica, el shock osmtico y la extraccin a travs de ultrasonido. El proceso de produccin de biodisel se basa en la reaccin de transesterificacin del aceite (Fig. 5). Los aceites estn compuestos principalmente por molculas denominadas triglicridos, las cuales se componen de tres cadenas de cidos grasos unidas a una molcula de glicerol. La transesterificacin consiste en reemplazar el glicerol por un alcohol simple, como el metanol o el etanol, de forma que se 24

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produzcan steres metlicos o etlicos de cidos grasos. Este proceso permite disminuir la viscosidad del aceite, la cual es principalmente ocasionada por la presencia de glicerina en la molcula. La alta viscosidad del aceite impide su uso directo en motores disel, desventaja que se supera mediante este proceso. Para lograr la reaccin se requieren temperaturas entre 40 y 60C, as como la presencia de un catalizador, que puede ser la soda o potasa custica.

d.

Aumento de la produccin de Aceites en Algas a travs de

la ingeniera gentica Como se dijo anteriormente, existe por lo menos un mtodo molecular conocido para aumentar la produccin de aceites algales. La enzima Acetil-CoA carboxilasa esta involucrada en uno de los pasos de la sntesis de de aceites en algas. Durante el proyecto estadounidense Aquatic Species Program Biodisel from Algae se logro clonar el que codifica para la Acetil-CoA carboxilasa gen a partir de una diatomea y as aislar la enzima. Cuando se pudo clonar con xito este gen, los investigadores de este proyecto lograron un primer y exitosos sistema de transformacin en diatomeas. Tanto el gen que codifica a la Acetil-CoA carboxilasa tanto como el sistema de transformacin de diatomeas fueron patentados. Se consigui sobre expresar la enzima en las diatomeas con la esperanza de aumentar los niveles de aceites. Sin embargo en los experimentos que se llevaron a cabo no se obtuvo un cambio significativo en el nivel de aceites producidos por las diatomeas, por lo que este mtodo aun se encuentra en un proceso de investigacin. La carrera mundial de desarrollos tecnolgicos para la obtencin de biodiesel a partir de aceite de microalgas est centrada en el logro del aceite a un costo competitivo. Yusuf Chisti, investigador del Institute of Thechnology and Engineering Massey University,

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establece una relacin para estimar el costo aceptable del aceite de microalgas en comparacin al precio del barril de petrleo: C aceite de alga = 0.0069. C barril de petrleo As, si el barril de petrleo est a 60 dlares, el aceite de microalgas debera tener un costo inferior a 0,41 dlares el litro. 3) Tipos de Biodiesel Segn el tipo de materia prima usada, tenemos los siguientes tipos de Biodiesel (trminos identificativos en ingls) Colza) Palma) FAME: Fatty Acid Methyl Ester (Ester Metlico de cidos SME: Soya/sunflower Methyl Ester (Ester Metlico de PME: Pal Methyl Ester (Ester Metlico de Aceite de Aceite de Soja o Girasol) RME: Rape Methyl Ester (Ester Metlico de Aceite de

Grasos = Otros tipos de Aceites y/o grasas vegetales y/o animales)..

4) Normas de calidad para biodiesel Los Esteres Metlicos o Biodiesel, sea cual sea la materia prima empleada para su fabricacin, tienen que cumplir unas normas de Calidad. En Europa hasta la fecha dicha calidad viene regulada por la Norma Alemana DIN-V 51606, y actualmente la Comunidad Europea est en proceso de crear su propia norma de clida, la Norma pr EN14214 (provisional).

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ESTANDARES DE BIODIESEL SEGN LA NORMATIVA DIN 51606 Caractersticas Unidad DIN 51606 Densidad a 15oC Viscosidad a 40oC Punto de inflamacin CFPP 1[1] Sulfuro Total Residuos de Carbono Conradson (CCR) a 100% 2[2] Nmero de cetano Contenido de Ceniza Contenido de Agua Agua y sedimentos Contaminacin Total Corrosin del cobre ( 3 hs, 50oC) Valor de neutralizacin Contenido de Metanol Monoglicridos Diglicridos Triglicridos Glicerina Libre Total de Glicerina Nmero de Yodo Fsforo Contenido de alcalinos (Na+K)o

g/cm3 mm2/so

0.875 - 0.90 3.5 - 5.0 min. 110 mx. 0 oC (32 oF) 0.01 mx. 0.05 min. 49 mx. 0.03 mx. 300 mx. 20 1 mx. 0.5 mx. 0.3 mx. 0.8 mx. 0.4 mx. 0.4 mx. 0.02 mx. 0.25 mx. 115 mx. 10 mx. 5

C

C Verano % masa % masa % masa mg/Kg vol. % mg/Kg

grado de corrosin mg % masa % masa % masa % masa % masa % masa mg/Kg mg/Kg

Tambin existen otros tipos de normas: 1 2 27 Norma IRAM 6515 1

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Norma ASTM 6751 03 Norma Europea DIN EN 14214

i ) . Reaccin de Transesterificacin

i i ) . Contenido de sterLmite mnimo: 96.5% Este parmetro da una idea del tipo de material que, en este caso en particular, se encuentra esterificado. Si el ster proviene del triglicrido o tiene su origen en la unin con un alcohol, se podr definir en otros ensayos.

i i i ) . Densidad a 15 CLmites: 875 y 900 g/ml. Es un parmetro de calidad que disminuye con el aumento en la cantidad de metanol y aumenta con la presencia de aceite.

i v ) . Viscosidad a 40Valor Norma: 3.5 y 5.0 mm2 /s

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Es un parmetro de calidad

v ) . Punto de inflamacinLmite mnimo: 100C Si el resultado de un ensayo da valores menores que el valor fijado, entonces se est en presencia de solventes en cantidades mayores a las normales. Un punto que merece ser tenido en cuenta es que el proceso de transesterificacin se produce con metanol en lugar de etanol por una razn de costos.

v i ) . Contenido de AzufreLmite mximo: 10 mg/ kg. En este punto hay que tener en cuenta la Resolucin 222/2001 de la Secretara de Energa, luego modificada por la 398/2003, que establece el cronograma que deben cumplir los combustibles que se comercialicen para consumo en el Territorio Nacional, en lo que se refiere a la calidad del aire. En sntesis para el 01/01/2002 el contenido de azufre en gasoil debe ser de 1.500 ppm; y a partir del 01/01/2008 el mximo tolerado ser de 50 ppm. Por otra parte es conocido en efecto lubricante que el azufre produce sobre los motores, de tal manera si el gasoil contiene menos de 200 ppm es necesario agregar un aditivo para mejorar la lubricidad. Este efecto puede ser reemplazado por el agregado de un 2% de Biodiesel, el cual tendr similar efecto.

v i i ) . Residuo Carbonoso

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Limite Mximo: 0.05 g/ 100 g. Para realizar el ensayo se destila el 90% y sobre el 10% remanente se efecta el ensayo. El objetivo consiste en eliminar toda posibilidad de que queden residuos que se depositen en aros, pistones, etc.

v i i i ) . Lmite de CetanoLmite mnimo: 47,0 para Biodiesel puro, pero en caso de las mezclas con gasoil proveniente de fsiles, el valor mnimo deber ser de 50,0. Bsicamente el Nmero de Cetano es citado como indicador de la calidad del combustible. En esencia mide la rapidez con que se produce la autoignicin del gasoil cuando este es inyectado en el motor. En y general tiene depende incidencia de en la la composicin del combustible

estabilidad del motor, nivel de ruido y de emisiones. Este valor se puede mejorar por el agregado de mejoradores de cetanos (nitratos de octilo), en cambio un valor alto en el Indice de Cetano indica que el producto se origina en buenos hidrocarburos. El gasoil puede bajar su Nmero de Cetano por el agregado de hidrocarburos aromticos polinucleares los que a su vez, aumentan la emisin de partculas al medio ambiente. Estos dos aspectos se realacionan entre s por en el porcentaje de ellas cuyo tamao es menor a 2,5 consideradas como txicas. las cuales son De hecho se menciona que la

emisin de partculas al aire que produce un Biodiesel cuando se quema es de un 26% menos que un gasoil comn, lo cual crea un efecto benfico sobre los filtros de partculas de los vehculos cuya vida media se duplica y a su

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vez aumenta la eficiencia de los catalizadores de los automviles.

i x ) . Cenizas sulfatadasLmite Mximo: 0.02 g/ 100 g. Este parmetro tiene relacin directa con la corrosin del motor.

x ) . Contenido de aguaLmite Mximo: 0.050 g/ 100 g. Determinado por la tcnica Karl Fisher, su presencia tiene que ver con la oxidacin y corrosin del motor.

x i ) . Impurezas InsolublesLmite mximo: 24 mg kg. Originalmente se propona establecer la contaminacin total pero luego se cambi a impurezas insolubles.

x i i ) . Corrosin a la lmina de CobreLmite mximo: 1 Medida durante 3 horas a una temperatura de 50 C En este caso el ensayo se practica para detectar la presencia cidos, azufre, etc.

x i i i ) . Estabilidad a la corrosinLmite mnimo: 6 horas.

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Determinada a 110 C debe ser mayor de 6 horas. En la prctica se trata de un envejecimiento acelerado que equivale a 18 meses de almacenamiento. El objeto es determinar la formacin de gomas y lacas que pueden obturar los inyectores, de ah la importancia de que la materia prima tenga la menor cantidad posible de enlaces C=C (o dobles ligaduras) que disminuyen la estabilidad oxidativa. Este punto tiene relacin con uno prximo que es el referido al ndice de Yodo de la materia prima.

x i v ) . ndice de acidezLmite mximo: 0.5 mg. KOH/ g. El consenso general fue de fijar el valor del ndice de acidez y no de pH (como algunos pretendan) ya que se trata de cidos dbiles.

x v ) . ndice de yodoLmite mximo: 150 Este valor deja afuera la alternativa de los aceites de pescado, que son poliinsaturados (daran valores mayores de I. Yodo) y los aceites de lino y tung, ya que por ser muy insaturados dara lugar a la formacin de lacas. Si bien la norma Europea tiene como valor mximo 120 eso es debido a que la materia prima de la cual partes de aceite e colza, en cambio en nuestro pas se pretende utilizar aceite de soja que es el de menor precio.

x v i ) . Esteres metlicos de cido linoleicoLmite mximo: 12.0 32

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Si bien la norma IRAM 5537 (Aceite de soja) fija un mximo de 10,0%, se han observado aceites de soja con valores de alrededor de 11,0%, por lo que se estimo prudente y como medida de seguridad fijarlo en 12,0%.

x v i i ) . steres metlicos de cidos poliinsaturadosLmite mximo: 1 g./ 100g. En este caso se habla de los que tienen 4 dobles enlaces. Nuevamente se restringe el valor a fin de aumentar la estabilidad a la oxidacin.

x v i i i ) .Contenido de Metanol libreLmite mximo de 0,2 g/ 100g. El exceso de metanol puede disminuir la densidad del producto final y tambin bajar el punto de inflamacin. Por otra parte un resto de metanol en el Biodiesel da una idea de, bien de que la reaccin entre el aceite y el alcohol no fue completa o que el metanol excedente no fue convenientemente retirado del proceso una vez finalizada la reaccin.

x i x ) . Contenido de monoglicridoLmite mximo: 0.8 g/ 100 g. Es detectable por medio de una cromatografa y su importancia radica en que es un producto higroscpico, lo cual puede causar dao en el motor. Adems da idea del grado de transesterificacin.

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x x ) . Contenido de diglicridoLmite mximo: 0.2 g./ 100 g. dem al contenido de monoglicrido.

x x i ) . Contenido de triglicridoLmite mximo: 0.2 g./ 100 g. Tratado anteriormente. Indica reaccin incompleta con el metanol o que el Biodiesel no fue correctamente lavado. Su presencia reduce la densidad del combustible. Puede originar obturacin de vlvulas e inyectores. Tambin da idea del grado de transesterificacin.

x x i i ) . Glicerina libreLmite mximo: 0.02 g./ 100 g. Su presencia es seal de una deficiente separacin durante el proceso de elaboracin y puede producir obturaciones en el sistema.

x x i i i ) .Contenido total de glicerinaLmite mximo: 0.25 g./ 100g. Este ensayo se refiere al contenido de la glicerina tanto unida como la libre.

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x x i v ) .Metales alcalinos (Na+K)Lmite mximo: 5 mg/ kg. Se trata de mantener en un mnimo este valor para evitar la formacin de jabones que tapan los inyectores y a su vez los efectos de corrosin en el motor.

x x v ) . Contenido de fosforoLmite mximo: 10 mg/ kg. Proveniente de las sustancias mu-cilaginosas del aceite (fosfolpi-dos), es conveniente mantenerlos reducidos a un mnimo por la posibilidad de daar al motor.

x x v i ) .LubricidadLmite mximo: de 250 m. Su importancia ya fue definida anteriormente.

c) Bioetanol1) Definicin y caractersticas El alcohol etlico o etanol es un producto qumico obtenido a partir de la fermentacin de los azcares que se encuentran en los productos vegetales, tales como cereales, remolacha, caa de azcar, sorgo o biomasa. Estos azcares estn combinados en forma de sacarosa, almidn, hemicelulosa y celulosa. Las plantas crecen gracias al proceso de fotosntesis, en el que la luz del sol, el dixido de carbono de la atmsfera, el agua y los nutrientes de la tierra forman molculas orgnicas complejas como el azcar, los hidratos

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de carbono y la celulosa, que se concentra en la parte fibrosa la planta. El bioetanol se produce por la fermentacin de los azcares contenidos en la materia orgnica de las plantas. En este proceso se obtiene el alcohol hidratado, con un contenido aproximado del 5% de agua, que tras ser deshidratado se puede utilizar como combustible. El bioetanol mezclado con la gasolina produce un biocombustible de alto poder energtico con caractersticas muy similares a la gasolina pero con una importante reduccin de las emisiones contaminantes en los motores tradicionales de combustin. El etanol se usa en mezclas con la gasolina en concentraciones del 5 o el 10%, E5 y E10 respectivamente, que no requieren modificaciones en los motores actuales. Un obstculo importante es la legislacin europea sobre la volatilidad de las gasolinas que fija la proporcin de etanol en mezclas E5. Concentraciones ms elevadas, autorizadas en Suecia y Estados Unidos, implica que se debe disponer de un vehculo flexible (FFV), con un depsito, motor y sistema de combustible nico capaz de funcionar con gasolina y etanol, solos o mezclados en cualquier proporcin. La otra alternativa para su uso es en forma de aditivo de la gasolina como etil-tercbutil ter (ETBE). Las especificaciones para la utilizacin de bioetanol se compendian en la norma Europea de Gasolinas EN 228, en Espaa se encuentra transpuesta la Directiva 2003/17/CE relativa a la calidad de las gasolinas y gasleo, en el Real Decreto R.D. 61/2006 de las especificaciones y uso de biocarburantes.

2) Procesos de obtencin

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El bioetanol se obtiene a partir de la remolacha (u otras plantas ricas en azcares), de cereales, de alcohol vnico o de biomasa, mediante un proceso de destilacin. En Espaa la produccin industrial emplea principalmente cereal como materia prima bsica, con posibilidad de utilizar los excedentes de la industria remolachera transformados en jugos azucarados de bajo costo. En general, se utilizan tres familias de productos para la obtencin del alcohol: Azucares, procedentes de la caa o la remolacha, por ejemplo. Cereales, mediante la fermentacin de los azcares del almidn. Biomasa, por la fermentacin de los azcares contenidos en la celulosa y hemicelulosa. El esquema general de fabricacin del bioetanol (figura 1), muestra las siguientes fases en el proceso: Dilucin: Es la adicin del agua para ajustar la cantidad de azcar en la mezcla o (en ltima instancia) la cantidad de alcohol en el producto. Es necesaria porque la levadura, usada ms adelante en el proceso de fermentacin, puede morir debido a una concentracin demasiado grande del alcohol. Conversin: La conversin es el proceso de convertir el almidn/celulosa en azcares fermentables. Puede ser lograda por el uso de la malta, extractos de enzimas contenidas en la malta, o por el tratamiento del almidn (o de la celulosa) con el cido en un proceso de hidrlisis cida. Fermentacin: La fermentacin alcohlica es un proceso anaerbico realizado por las levaduras, bsicamente. De la fermentacin alcohlica se obtienen un gran nmero de productos, entre ellos el alcohol. Destilacin o Deshidratacin: La destilacin es la operacin de separar, mediante calor, los diferentes componentes lquidos de una mezcla (etanol/agua). Una forma de destilacin, conocida desde

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la antigedad, es la obtencin de alcohol aplicando calor a una mezcla fermentada. Figura 1. Proceso de obtencin de bioetanol.

Otra alternativa a las cosechas dedicadas a fines energticos, son los materiales lignocelulsicos son los que ofrecen un mayor potencial para la produccin de bioetanol, el uso de residuos de procesos agrcolas, forestales o industriales, con alto contenido en biomasa. Estos residuos pueden ir desde la paja de cereal a las limpias forestales, pasando por los Residuos Slidos Urbanos (RSU) o las cscaras de cereal o de arroz. Los residuos tienen la ventaja de su bajo coste, ya que son la parte no necesaria de otros productos o procesos, salvo cuando son utilizados en la alimentacin del ganado. Los RSU tienen un alto contenido en materia orgnica, como papel o madera, que los hace una potencial fuente de materia prima, aunque debido a su diversa procedencia pueden contener otros materiales cuyo preproceso de separacin incremente mucho el precio de la obtencin del bioalcohol. Tambin pueden utilizarse residuos generados en algunas industrias, como la papelera, la hortofrutcola o la fraccin orgnica 38

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de residuos slidos industriales. Muchos de estos residuos no slo tienen valor econmico en el contexto donde se generan sino que pueden ser causa de problemas ambientales durante su eliminacin. Los residuos de biomasa contienen mezclas complejas de carbohidratos, llamados celulosa, hemicelulosa y lignina. Para obtener los azcares de la biomasa, sta es tratada con cidos o enzimas que facilitan su obtencin. La celulosa y hemicelulosa son hidrolizadas por enzimas o diluidas por cidos para obtener sacarosa, que es entonces fermentada. Los principales mtodos para extraer estos azcares son tres: la hidrlisis con cidos concentrados, la hidrlisis con cidos diluidos y la hidrlisis enzimtica. En la grfica 2 se muestra las diferencias entre los procesos de obtencin de bioetanol, segn sea su materia prima de origen. Figura 2. Diferencias en los procesos de obtencin de bioetanol.

Otro ejemplo de proceso de obtencin de bioetanol a partir de alcohol vnico, lo lleva a cabo la empresa Acciona-Energa en la planta de Alczar de Juan, donde se procede a la limpieza y deshidratacin del alcohol bruto, adquirido en 39 las licitaciones que realiza

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trimestralmente el Fondo Espaol de Garanta Agraria (FEGA), para elevar su pureza del 92 % al 99,9 % y comercializarlo, una vez desnaturalizado, como bioetanol. El proceso comprende las siguientes fases:

Desulfuracin: eliminacin del anhdrido sulfuroso (SO2) Deshidratacin: reduccin del contenido en agua

presente en el alcohol bruto.

mediante su tamizado con zeolitas, sustancias que captan las molculas de agua.

Desmetilizacin: proceso en el que el alcohol ya resulta corrosiva para los vehculos y puede ser

deshidratado (99,9%) ve separado su contenido de metanol. Esta sustancia comercializada como producto qumico o combustible

Almacenamiento en depsitos: desde ellos el producto

se trasporta por tuberas a la cisterna de carga y en ese trayecto se le aade una sustancia que desnaturaliza el bioetanol para evitar as su derivacin al consumo humano. Subproductos de la obtencin del bioetanol

Los subproductos generados en la produccin de bioetanol, as como el volumen de los mismos, dependen en parte de la materia prima utilizada. En general se pueden agrupar en dos tipos:

Materiales para

lignocelulsicos:

tallos, en

bagazo,

etc.,

correspondientes a las partes estructurales de la planta. En general se utilizan valorizacin energtica cogeneracin, especialmente para cubrir las necesidades energticas de la fase de destilacin del bioetanol, aunque tambin se puede vender el excedente a la red elctrica (con precio primado).

Materiales alimenticios: pulpa y granos de destilera de

maz desecados con solubles (DDGS), que son los restos energticos de la planta despus de la fermentacin y destilacin del bioetanol.

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Tienen inters para el mercado de piensos animales por su riqueza en protena y valor energtico. La caa de azcar es la planta ms aprovechable por el bagazo generado para su combustin y generacin energtica. La remolacha azucarera genera, por su parte, unas 0,75 toneladas de pulpa por tonelada de bioetanol producido. La produccin de bioetanol a partir de trigo o maz genera en torno a 1,2 ton de DDGS por tonelada de bioetanol. En general, existen dos filosofas alimenticias en cuanto al empleo del DDGS. Cuando el pienso est en el 15 % o menos de la dieta, el DDGS sirve como una fuente de protena suplementaria. Cuando el pienso est en los niveles ms altos (superior al 15 % de la dieta de la materia seca) su papel primario es como fuente de energa. El DDGS est compuesto de grasa en un 10-15 %, de fibra neutra detergente en un 40-55 %, de protena de crudo (CP) en un 30-35 % y de ceniza en un 5 %. Balance energtico de la produccin de bioetanol que el etanol contribuya perceptiblemente a las

3)

Para

necesidades de combustible para el transporte, necesitara tener un balance energtico neto positivo. Para evaluar la energa neta del etanol hay que considerar cuatro variables: la cantidad de energa contenida en el producto final del etanol, la cantidad de energa consumida directamente para hacer el etanol, la calidad del etanol resultante comparado con la calidad de la gasolina refinada y la energa consumida indirectamente para hacer la planta de proceso de etanol. Aunque es un asunto que crea discusin, algunas investigaciones que hagan caso de la calidad de la energa sugieren que el proceso toma tanta o ms energa combustible fsil (en las formas de gas natural, diesel y de carbn) para crear una cantidad 41

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equivalente de energa bajo la forma de etanol. Es decir, la energa necesitada para funcionar los tractores, para producir el fertilizante, para procesar el etanol, y la energa asociada al desgaste y al rasgn en todo el equipo usado en el proceso (conocido como amortizacin del activo por los economistas) puede ser mayor que la energa derivada del etanol al quemarse. Se suelen citar dos defectos de esta argumentacin como respuesta, en primer lugar el no dar importancia a la calidad de la energa del bioetanol, cuyos efectos econmicos son importantes. Si se compara la calidad de la energa con los costes de descontaminacin del suelo que provocan los derrames de gasolina al ambiente y los costes "mdicos" de la contaminacin atmosfrica (porque no se puede descontaminar la atmsfera), resultado de la refinacin y de la gasolina quemada. Por otro lado, el desarrollo de las plantas de etanol implica un prejuicio contra este producto basado estrictamente sobre la pre-existencia de la capacidad de refinacin de la gasolina. La decisin ltima se debera fundar sobre razonamientos econmicos y sociales a largo plazo. El primer argumento, sin embargo, sigue debatindose. No tiene sentido quemar 1 litro de etanol si requiere quemar 2 litros de gasolina (o incluso de etanol) para crear ese litro. La mayor parte de la discusin cientfica actual en lo que al etanol se refiere gira actualmente alrededor de las aplicaciones en las fronteras del sistema. Esto se refiere a lo completo que pueda ser el esquema de entradas y salidas de energa. Se discute si se deben incluir temas como la energa requerida para alimentar a la gente que cuida y procesa el maz, para levantar y reparar las cercas de la granja, incluso la cantidad de energa que consume un tractor. Adems, no hay acuerdo en qu clase de valor dar para el resto del maz, como el tallo por ejemplo, lo que se conoce comnmente como coproducto. Algunos estudios propugnan que es mejor dejarlo en el campo para proteger el suelo contra la erosin y para agregar 42

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materia orgnica. Mientras que otros queman el coproducto para accionar la planta del etanol, pero no evitan la erosin del suelo que resulta, lo cual requerira ms energa en forma de fertilizante. Dependiendo del estudio, la energa neta vara de 0,7 a 1,5 unidades de etanol por unidad de energa de combustible fsil consumida. En comparacin si el combustible fsil utilizado para extraer etanol se hubiese utilizado para extraer petrleo y gas se hubiesen llenado 15 unidades de gasolina, que es un orden de magnitud mayor. Pero, la extraccin no es igual que la produccin. Cada litro de petrleo extrado es un litro de petrleo agotado. Para comparar el balance energtico de la produccin de la gasolina a la produccin de etanol, debe calcularse tambin la energa requerida para producir el petrleo de la atmsfera y para meterlo nuevamente dentro de la tierra, un proceso que hara que la eficiencia de la produccin de la gasolina fuese fraccionaria comparada a la del etanol. Se calcula que se necesita un balance energtico de 200 %, o 2 unidades de etanol por unidad de combustible fsil invertida, antes de que la produccin en masa del etanol llegue a ser econmicamente factible. 4) Normas de calidad

a. Anlisis y/o ensayosLas normas tcnicas que se deben aplicar para el analisis y/o ensayo de cada una de las especificaciones de calidad del bioetanol, son las siguientes: N 1 2 3 4 5 PROPIEDAD Contenido de Etanol Contenido de Metanol Goma lavada Contenido de agua Contenido de desnaturalizador 43 NORMA TCNICA ASTM D 5501 ASTM D 5501 NCh 1844 ASTM E 203 o ASTM E 1064 NBR 13993

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6 7 8 9 10 11 12

Cloro Inorgnico Cobre Acidez (como c. Actico) pH Azufre Sulfatos Apariencia1. 2. 3.

NOTAS:

ASTM D 512 (Mtodo C, modificado (Nota 1)) ASTM D 1688 (Mtodo A, modificado (Nota 2)) ASTM D 1613 (Nota 3) ASTM D 6423 NCh 1896 o NCh 2325 ASTM D 4806 (Anexo A1 a A3) Inspeccin visual

Mtodo C modificado segn lo indicado en la Norma ASTM D, punto 8.6.1. Mtodo A modificado, segn lo indicado en Norma ASTM D 4806-06, punto 8.9.1. El valor de acidez (como cido actico) titulable del producto final se puede ver afectado por la presencia de aditivos inhibidores de corrosin o detergentes.

b.i).

Disposiciones generales

Para la obtencin de las muestras de bioetanol se deben

aplicar la norma NCh 60 Of.96 Petrleo y productos del petrleo. Muestreo Procedimiento Manual o la norma NCh60/1Of2001. Combustible Procedimiento manual para la obtencin de muestrasParte 1: Mtodo de la pistola cargada, segn corresponda. ii). Para el anlisis de los resultados se debe aplicar la norma NCh 1904Of2000, Productos de petrleo Relacin entre los resultados de los ensayos y la presicin del mtodo para determinar conformidad con las especificaciones.

c. Referencias Normativas b.ASTM D 5501 04 Standard Test Method for

Determination of Etanol Content of Denatured Fuel Etanol by Gas Chromatography.

c.

NCh 1844.Of2000 Combustibles Determinacin de

goma existente Mtodo de evaporacin a chorro.

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d. e. f. g. h.Water.

ASTM E 203 01 Standard Test Method for Water Using

Volumetric Kart Fischer Titration. ASTM E 1064 05 Standard Test Method for Water in

Organic Liquids by Coulometric Karl Fischer Titration. NBR 13993 lcool etlico combustvel Determinao

do teor de gasolina. Data de publicao: 01/02/2002. ASTM D512 04 Standard Test Methods for Chloride

Ion in Water. ASTM D 1688 - 07 Standard Test Methods for Cooper in

i.

ASTM D 1613 06 Standard Test Method for Acidity in

Volatile Solvents and Chemical Intermediates Used in Paint, Varnish, Lacquer, and Related Products.

j.

ASTM D 6423 99 (Reapproved 2004) Standard Test

Method for Determination of pHe of Ethanol, Denatured Fuel Ethanol, and Fuel Ethanol (Ed75 Ed85)

k.X.

NCh

1896.Of1997

Productos

de

petrleo

Determinacin de azufre -

Mtodo por espectrofotometra de rayos

l.

NCh

2325

Of.1995

-

Productos

de

petrleo

Determnacin de azufre total en hidrocarburos livianos, combustibles para motores y lubricantes - Mtodo por fluorescencia ultravioleta.

m.

ASTM D 4806 07 Standard Specification for

Denatured Fuel Etanol for Bleding with Gasolinas for Use as Automtive Spark Ignition Engine Fuel.

d) Biogas 1) DefinicinEl biogs es un gas combustible que se genera en medios naturales o en dispositivos especficos, por las reacciones de

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biodegradacin de la materia orgnica, mediante la accin de microorganismos, (bacterias metanognicas, etc...), y otros factores, como en ausencia de aire (esto es, en un ambiente anaerbico). Cuando la materia orgnica se descompone en ausencia de oxgeno, acta este tipo de bacterias, generando biogs.

2) Biogs por descomposicin anaerbicaLa produccin de biogs por descomposicin anaerbica es un modo considerado til para tratar residuos biodegradables ya que produce un combustible de valor adems de generar un efluente que puede aplicarse como acondicionador de suelo o abono genrico. El biogas tiene como promedio un poder calorfico entre 4.500 a 5.600 (cinco mil seiscientos) kilocalorias por metro cbico. Este gas se puede utilizar para producir energa elctrica mediante turbinas o plantas generadoras a gas, en hornos, estufas, secadores, calderas, u otros sistemas de combustin a gas, debidamente adaptados para tal efecto. Se llama biogas a la mezcla constituida por metano CH4 en una proporcin que oscila entre un 50% a un 70% y dixido de carbono CO2 conteniendo pequeas proporciones de otros gases como hidrgeno, nitrgeno y sulfuro de hidrgeno. Un biodigestor es un sistema natural que aprovecha la digestin anaerobia (en ausencia de oxigeno) de las bacterias que ya habitan en el estircol, para transformar este en biogs y fertilizante. El biogs puede ser empleado como combustible en las cocinas, o iluminacin, y en grandes instalaciones se puede utilizar para alimentar un motor que genere electricidad. El fertilizante, llamado bil, inicialmente se ha considerado un producto secundario, pero actualmente se esta considerando de la misma importancia, o mayor, que el biogs ya que provee a las familias campesinas de un fertilizante natural que mejora fuertemente el rendimiento de las 46

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cosechas. Los biodigestores familiares de bajo costo han sido desarrollados y estn ampliamente implantados en pases del sureste asitico, pero en Sudamrica, solo pases como Cuba, Colombia y Brasil tienen desarrollada esta tecnologa. Estos modelos de biodigestores familiares, construidos a partir de mangas de polietileno tubular, se caracterizan por su bajo costo, fcil instalacin y mantenimiento, as como por requerir slo de materiales locales para su construccin. Por ello se consideran una tecnologa apropiada. La falta de lea para cocinar en diferentes regiones de Bolivia hace a estos sistemas interesantes para su difusin, divulgacin y diseminacin a gran escala. Las familias dedicadas a la agricultura, suelen ser propietarias de pequeas cantidades de ganado (dos o tres vacas por ejemplo) y pueden, por tanto, aprovechar el estircol para producir su propio combustible y un fertilizante natural mejorado. Se debe considerar que el estircol acumulado cerca de las viviendas supone un foco de infeccin, olores y moscas que desaparecern al ser introducido el estircol diariamente en el biodigestor familiar. Tambin es importante recordar la cantidad de enfermedades respiratorias que sufren, principalmente las mujeres, por la inhalacin de humo al cocinar en espacios cerrados con lea o bosta seca. La combustin del biogs no produce humos visibles y su carga en ceniza es infinitamente menor que el humo proveniente de la quema de madera. En el caso de Bolivia, donde existen tres regiones diferenciadas como altiplano, valle y trpico, esta tecnologa fue introducida en el ao 2002 en Mizque, (2200 m.s.n.m. Cochabamba) como parte de la transferencia tecnolgica a una ONG cochabambina. Desde entonces, en constante colaboracin por Internet con instituciones de Camboya, Vietnam y Australia y la ONG de Cochabamba, estos sistemas han sido adaptados al altiplano. La primera experiencia fue en el ao 2003 instalando un biodigestor experimental a 4100 m.s.n.m. que 47

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aprovechaba el efecto invernadero. Este diseo preliminar sufri un desarrollo para abaratar costes y adaptarlo a las condiciones rurales manteniendo el espritu de tecnologa apropiada. Son tres los lmites bsicos de los biodigestores: la disponibilidad de agua para hacer la mezcla con el estircol que ser introducida en el biodigestor, la cantidad de ganado que posea la familia (tres vacas son suficientes) y la apropiacin de la tecnologa por parte de la familia.

3)

Los biodigestores econmicos

Este modelo de biodigestor consiste en aprovechar el polietileno tubular (de color negro en este caso) empleado en su color natural transparente en carpas solares, para disponer de una cmara de varios metros cbicos cerrada hermticamente. Este hermetismo es esencial para que se produzcan las reacciones biolgicas anaerbicas. El film de polietileno tubular se amarra por sus extremos a tuberas de conduccin, de unas seis pulgadas de dimetro, con tiras de liga recicladas de las cmaras de las ruedas de los autos. Con este sistema, calculando convenientemente la inclinacin de dichos tuberas, se obtiene un tanque hermtico. Al ser flexible el polietileno tubular es necesario construir una cuna que lo albergue, ya sea cavando una zanja o levantando dos paredes paralelas. Una de las tuberas servir como entrada de materia prima (mezcla de estircol con agua de 1:4). En el biodigestor se alcanza finalmente un equilibrio de nivel hidrulico, por el cual, segn la cantidad de estircol mezclado con agua que se introduzca, saldr una determinada cantidad de fertilizante por la tubera del otro extremo. Debido a la ausencia de oxgeno en el interior de la cmara hermtica, las bacterias anaerobias contenidas en el propio estircol comienzan a digerirlo. Primeramente se produce una fase de hidrlisis y fermentacin, posteriormente 48 una acetognesis y

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finalmente la metanognesis por la cual se produce metano. El producto gaseoso llamado biogs, realmente tiene otros gases en su composicin como son dixido de carbono (20-40%), nitrgeno molecular (2-3%) y sulfhdrico (0,5-2%), siendo el metano el ms abundante con un 60-80%. La conduccin de biogs hasta la cocina se hace directa, manteniendo todo el sistema a la misma presin: entre 8 y 13 cm. de columna de agua dependiendo la altura y el tipo de fogn. Esta presin se alcanza incorporando en la conduccin una vlvula de seguridad construida a partir de una botella de refresco. Se incluye un tee en la conduccin, y mientras sigue la lnea de gas, el tercer extremo de la tubera se introduce en el agua contenido en la botella de 8 a 13 cm. Tambin se aade un reservorio, o almacn de biogs, en la conduccin, permitiendo almacenar unos 2 a 3 metros cbicos de biogs. Estos sistemas adaptados para altiplano han de ser ubicados en cunas enterradas para aprovechar la inercia trmica del suelo, o bien dos paredes gruesas de adobe en caso que no se pueda cavar. Adems se les encierra a los biodigestores en un invernadero de un sola agua, apoyado sobre las paredes laterales de adobe. En el caso de biodigestores de trpico o valle, el invernadero es innecesario pero se ha de proteger el plstico con una semisombra. Los costes en materiales de un biodigestor pueden variar de 110 dlares para trpico a 170 dlares para altiplano, ya que en la altura tienen mayores dimensiones y requieren de carpa solar.

4)

Adaptacin de los biodigestores

Los biodigestores han de ser diseados de acuerdo a su finalidad, a la disposicin de ganado y tipo, y a la temperatura a la que van a trabajar. Un biodigestor puede ser diseado para eliminar todo el estircol producido en una granja de cerdos, o bien como 49

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herramientas de saneamiento bsico en un colegio. Otro objetivo sera el de proveer de cinco horas de combustin en una cocina a una familia, para lo que ya sabemos que se requieren 20 kilos de estircol fresco diariamente. Como se coment anteriormente, el fertilizante lquido obtenido es muy preciado, y un biodigestor diseado para tal fin ha permitir que la materia prima est mayor tiempo en el interior de la cmara hermtica as como reducir la mezcla con agua a 1:3. La temperatura ambiente en que va a trabajar el biodigestor indica el tiempo de retencin necesario para que las bacterias puedan digerir la materia. En ambientes de 30 C se requieren unos 10 das, a 20 C unos 25 y en altiplano, con invernadero, la temperatura de trabajo es de unos 10 C de media, y se requieren 55 das de tiempo de retencin. Es por esto, que para una mima cantidad de materia prima entrante se requiere un volumen cinco veces mayor para la cmara hermtica en el altiplano que en el trpico.

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V.

BIOCOMBUSTIBLES: Experiencia en Argentina i) Introduccin En los ltimos dos aos, la prensa argentina ha publicado

incontables artculos acerca de las inversiones destinadas a la produccin de plantas de biodiesel en el pas, as como a estimaciones acerca de su capacidad productiva actual y futura. Sin embargo, como en toda industria naciente que goza de un crecimiento meterico, muchas veces son ms los deseos que las certezas, y algunas de las inversiones anunciadas terminan por no concretarse, generando cierto grado de confusin e incertidumbre. En varios de los papers que se han present0ado hasta la fecha, repletos de datos parciales, parece primar el optimismo: muchos de los proyectos anunciados no cuentan an con el respaldo de inversores y estn en standby, y muchos otros aparecen duplicados bajo distintos nombres. Por esta razn, la Cmara Argentina de Energas Renovables (CADER) decidi realizar el primer estudio a nivel nacional acerca de la produccin de biodiesel, como parte de un estudio macro que abarca el estado de las energas renovables en nuestro pas. Para lograr el objetivo, se debi visitar con tcnicos especializados las instalaciones de todo el pas y comprobar la existencia de plantas, su estado de desarrollo y su capacidad tcnica de produccin, as como entrevistar a los inversores e impulsores de estos proyectos para conocer su nivel de compromiso y seriedad.

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Grafico 1: Evolucin de la capacidad de produccin de biodiesel en Argentina

ii) Inicios La Ley de Biocombustibles 26.093 fue sancionada en abril de 2006 por el Poder Legislativo y su reglamentacin, el Decreto 109/2007, fue publicada en el Boletn Oficial en febrero de 2007. Sin embargo, antes de que existiera un marco legal, varios individuos y empresas visionarias ya haban comenzado a construir plantas de biodiesel. Un caso destacado es el del Ing. Jos Luis Martnez Justo (hoy a cargo de la empresa Soyenergy SA y vicepresidente de la Cmara Argentina de Energas Renovables), quien estableci una de las primeras empresas de biodiesel con venta de producto al sector agrario en la provincia de Entre Ros en el ao 2000, mucho antes del nacimiento formal de la industria. A fines de 2006, la Argentina contaba con una capacidad instalada de 155.000 toneladas (174 millones de litros; 46 millones de galones) de produccin de biodiesel repartida entre seis empresas: Vicentin SA; Biomadero SA; Pitey SA; Advanced Organic Materials SA (normalmente conocida por sus siglas, AOMSA); Biodiesel SA, y Soyenergy SA. Como dato relevante, cabe destacar

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que a fines de ese ao el 45% del total de la capacidad productiva estaba instalada en la provincia de Buenos Aires, an cuando sta era la tercera provincia en produccin de aceites vegetales, detrs de Santa Fe y Crdoba. Desde entonces se ha producido un crecimiento meterico de la industria y el liderazgo ha pasado a la provincia de Santa Fe.Tabla 1: Empresas productoras de biodiesel, fin de 2006

iii) AO 2007 El ao 2007 marca el ingreso al mercado de los gigantes de la industria aceitera, con la construccin de plantas de clase internacional que utilizan tecnologas europeas establecidas como las de De Smet y Lurgi. Durante este ao se inauguran dos plantas de 200.000 toneladas cada una: Renova SA, un joint venture entre Vicentin y Glencore que se estableci en San Lorenzo, Santa Fe, y Ecofuel SA, de Aceitera General Dehesa y Bunge, en Puerto San Martin, Santa Fe. Adems, la empresa Energa Sanluisea Refinera Argentina SA (conocido como Derivados San Luis) inaugura una planta en San Luis con una capacidad de 30.000 toneladas/ao.

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Tabla 2: Empresas productoras de biodiesel, fin de 2007

La capacidad productiva nacional de biodiesel en 2007 salt entonces a 585.000 toneladas (655 millones de litros; 173 millones de galones). Es importante notar que para entonces el resto del mundo ya haba comenzado a instalar capacidad productiva a pasos agigantados, tpicamente asistida por una combinacin que inclua subsidios gubernamentales, incentivos fiscales muy atractivos y/o apoyo de bancos de desarrollo. Las economas maduras son grandes consumidores de energa y vieron en el biodiesel una alternativa limpia para el futuro y una manera de reducir su dependencia de los hidrocarburos del Medio Oriente. Toda Europa occidental se puso a construir plantas de biodiesel, la gran mayora utilizando aceite de colza (tambin llamado canola, o rapeseed en ingls) como materia prima, porque el clima europeo es propicio para esa planta. A fines de 2007 Alemania era lder mundial con una produccin de casi 2,9 millones de toneladas1, seguido por los Estados Unidos con un milln y medio de toneladas y Francia con 872.000 toneladas. La Argentina ya se posicionaba como el sexto productor del mundo con su produccin de 180.000 toneladas (ver Tabla 3, abajo). Durante este ao comenz a leerse en la prensa argentina acerca de muchos proyectos de inversin en plantas de biodiesel de todos los tamaos imaginables. Muchos de estos emprendimientos eran encabezados por empresarios serios, pero en su mayora faltaba an un aspecto 54

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crtico:

obtener

el

capital

necesario

para

llevar

adelante

sus

proyectos. Muchos an continan en esta etapa embrionaria.Tabla 3: Diez pases productores ms grandes del mundo en 2007

* En miles de toneladas

iv) UN AO CLAVE: 2008 En 2008, la capacidad productiva argentina crecer casi 150% nuevamente, finalizando el periodo con una capacidad instalada de unas 1,4 millones de toneladas/ao (1600 millones de litros; 415 millones de galones). Hasta la fecha, ninguna de estas plantas se ha anotado para producir para el Cupo Nacional (el mercado interno) que comienza en 2010, a travs del cual se crea un mercado nacional potencial de unas 625.000 toneladas por ao.

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Tabla 4: Empresas productoras de biodiesel, fin de 2008

Para fin de este ao calculamos que habr un total de 18 plantas de escala comercial en produccin o listas para comenzar produccin comercial en nuestro pas, y estimamos que una docena de stas ya contarn tambin con la autorizacin formal por parte de la Secretara de Energa (o Autoridad de Aplicacin, segn su nombre en la ley de biocombustibles). Las dems estarn an completando pruebas tcnicas y gestionando trmites administrativos pendientes, autorizacin. Actualmente hay diez empresas autorizadas. Ntese que todas son productoras de biodiesel; no hay ninguna empresa autorizada para producir etanol. El conflicto del gobierno con el campo de este ao no tuvo mayor impacto en la construccin de las nueve plantas nuevas que han comenzado o comenzarn a producir durante el 2008, pero s afect muy negativamente a las plantas ya en funcionamiento, as como a muchos de los proyectos de inversin que venan anuncindose en los peridicos, ya que perdieron sus inversores o trabajando con la Secretara para obtener su

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por lo menos demoraron sus planes de invertir en el pas. El destino alternativo para todos estos proyectos suele ser Brasil. El 85% del incremento de capacidad productiva de biodiesel del 2008 vendr de cuatro plantas santafesinas: LDC Argentina SA, General Lagos, capacidad 300.000 toneladas anuales5; Unitec Bio SA, Puerto San Martin, 200.000 toneladas; Explora SA, Puerto San Martin, 120.000 toneladas; y Molinos Ro de la Plata SA, Rosario, 100.000 toneladas. Mientras que los casos de LDC Argentina (Louis Dreyfus Commodities) y de Molinos representan inversiones de aceiteras con una abundancia de materia prima para hacer biodiesel, los proyectos de Unitec Bio y Explora representan apuestas de inversores no tradicionalmente afiliados a esa industria. 2008 es tambin el ao en que la provincia de Santa Fe afirma su dominio de la industria. La provincia de Buenos Aires, que comenz la carrera como lder en el 2006, ahora cuenta con apenas el 10% del total de la capacidad instalada y una sola planta nueva desde entonces. (Aunque AOMSA, en Pilar, provincia de Buenos Aires, que cuenta con uno de los mejores equipos gerenciales de la industria, ha aprovechado su excelente track record para aumentar considerablemente su capacidad productiva durante el 2008. Ver detalle en Tabla 4, arriba.) Dado la importancia de su liderazgo, el gobierno de la Provincia de Santa Fe respecto al potencial de la industria de biocombustibles, la direccin en que evolucionar, y la manera de continuar atrayendo inversin a su provincia mientras buscan la manera de descongestionar el la zona aceitera, entre Puerto Timbes y Alvear. Su deseo es desarrollar una visin clara de la industria de biocombustibles, incluyendo el efecto que puede tener el uso de 57

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materias primas nuevas como las algas marinas o la jatropha a la provincia, as como el efecto de la atomizacin de la industria de molienda al construirse muchas plantas ms pequeas cuyo enfoque es la produccin de biodiesel. El convenio tambin abarca el desarrollo de las energas renovables como la biomasa, la elica y la solar.

Grafico 2: Capacidad productiva de biodiesel por provincia, 2008

Desde principio de ao a fines de septiembre de 2008, los productores de biodiesel han embarcado aproximadamente 750.000 toneladas de biodiesel en puertos argentinos, ms unas 60.000 toneladas de glicerina, el principal subproducto de la produccin de biodiesel. Mas del 90% de esta produccin tiene como destino formal los Estados Unidos, donde se le agrega biodiesel hecho local, calificndolo de esa manera para recibir el subsidio de ese pas (conocido como splash & dash)7. De all sale nuevamente hacia su destino real: Europa, pero ahora con mejores mrgenes de ganancia gracias al contribuyente estadounidense.

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V I.

Biodiesel: Pruebas en motores Biodiesel se puede utilizar fcilmente en cualquier vehculo del

motor diesel. Una vez que est procesado, lavado, y secado, el biodiesel se pueda verter simplemente en el tanque del combustible de cualquier motor diesel. Biodiesel se puede tambin mezclar con el petrodiesel en cualquier cociente. Se mezcla fcilmente con el petrodiesel y comnmente se vende mezclado comercialmente con el petrodiesel. Para empezar, la mayora de las personas compran tpicamente el biodiesel comercialmente hecho para probar en sus motores diesel primero, para tener una idea de cmo reacciona con sus motores. De all, pueden utilizar el biodiesel comercialmente hecho como una prueba patrn contra el combustible que hacen, comparando su biodiesel hecho en casa al biodiesel comercialmente hecho. Dentro de unos minutos el biodiesel que es agregado al depsito de gasolina, y especialmente cuando est utilizada en los altas cantidades de mezcla (el 50% a 100%) se escucha una diferencia sensible en el motor. La mayora dicen que hay una reduccin en ruido del motor y un cambio sensible en el olor del tubo del escape. Cuanto ms de largo es el uso del biodiesel funciona mejor en el motor. Se han hecho investigaciones que comparaba el biodiesel al petrodiesel a travs de una amplia gama de medidas. Una de las diferencias ms significativas es la reduccin drstica en emisiones del tubo de escape que el biodiesel produce con relacin al petrodiesel. Las reducciones en hidrocarburos, bixido de carbono, y materia de partculas han sido significativas. Muchos que usan el biodiesel, sienten que las reducciones de la emisin son razn muy

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importante para utilizar este combustible como un alternativo verdaderamente increble. Adems de mejores emisiones, la investigacin ha indicado un aumento en longevidad del motor, una disminucin del mantenimiento del motor, y un motor de ejecucin mejor. Porque el biodiesel tiene caractersticas solventes por naturaleza, acta como agente de limpieza en el sistema de carburante en motores diesel, y en los tanques de combustible que usaban petrodiesel. Debido a estas caractersticas solventes, algunos han observado que las lneas de combustible en motores diesel ms viejos pueden degradar porque el biodiesel los rompe. Son particularmente susceptibles las lneas de combustible hechas del caucho natural. La mayora de las lneas de combustible susceptibles se pueden sustituir fcilmente por la lnea de combustible barata que son compatibles con el biodiesel. Si en duda, compruebe con su distribuidor local. Las lneas se degradan en un cierto plazo y se desarrollan generalmente los escapes que filtran pequeos en vez de los escapes grandes. Los motores diesel hechos despus de 1993 y vendidos en los Estados Unidos no tendrn tpicamente este problema pues las lneas de combustible son ya biodiesel compatible. Esto est debido a una reduccin en sulfuro en combustible diesel en 1993 en los Estados Unidos que hicieron necesario el fabricante que necesitaba cambiar las lneas de combustible con las lneas del no-caucho. (Empaques) El uso del biodiesel en mezclas que varan pero se utiliza lo ms comnmente posible en mezclas entre el 20% a 100% con 100% es el mtodo preferido cuando el tiempo permite. Cuando el tiempo cae debajo de 50 F, se recomienda para mezclar el biodiesel con el petrodiesel o agregando aditivos Anti-gel para evitar que el biodiesel se convierta en Gel (como gelatina)

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Otra cosa que hacen la mayora de las personas que usan biodiesel es cambiar sus filtros de combustible antes de usar el biodiesel y despus cambiarlos otra vez algunas mil millas ms adelante. Debido a las caractersticas solventes de los biodiesel. Sustituir el filtro de combustible es solamente una precaucin muy importante para asegurar la subsistencia de los motores en el funcionamiento.

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