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OPCIONES PARA LA PRODUCCIÓN DE BIODIESEL A PEQUEÑA ESCALA EN EL PERÚ
PhD José Luis Calle Maraví, UNALMJavier Coello Guevara, ITDGPaula Castro Pareja, UNALM
Mirtha Nazario Ramírez, UNALMFernando Acosta Bedoya, UAP
ITDG – UNALMCONCYTEC
Abril 2004
AntecedentesPruebas realizadas en ITDG y la UNALM (2000).
Proyecto piloto de producción de biodiesel en la selva amazónica de las provincias de Tambopata (Madre de Dios) y Padre Abad (Ucayali) (2001).Proyecto “Planta demostrativa de refinación de aceites y elaboración de biodiesel a partir de recursos naturales renovables” (2001).
El biodieselBIOCOMBUSTIBLE: producto que se obtiene de
materias primas de origen agropecuario,
agroindustrial o de otra forma de biomasa y que
cumple con las normas de calidad establecidas por
las autoridades competentes.
BIODIESEL: biocombustible renovable derivado de
aceites vegetales o grasas animales que puede ser
utilizado como sustituto o aditivo del diesel
convencional.
Líneas de investigación
Producción de Biodiesel a pequeña escala a partir de Recursos Oleaginosos Amazónicos (CONCYTEC)
Producción de Biodiesel a pequeña escala a partir de Aceites Comestibles Usados (UNALM)
Objetivos de la investigaciónEvaluar insumos oleaginosos.Proponer modelos tecnológicos para producción de biodiesel a pequeña escala.Evaluar producción de biodiesel
A partir de recursos oleaginosos amazónicosA partir de aceites usados.
Probar funcionamiento y emisionesEn tractores de uso agrícolaEn generadores dieselEn vehículos de transporte.
Difusión: red, cursos, talleres, congresos, etc.
Producción de biodiesel
Transesterificación
Separación de glicerina
Lavado y filtrado de biodiesel
Recolección y/o extracción de aceites
Determinación de acidez del aceite
Uso: - Briquetas- Purificación y venta
Uso en motores de combustión interna
Recuperación del alcohol
Transesterificación
Transesterificación
Aceite vegetalGrasa animal
Metanol oetanol
Catalizador:NaOH o KOH
Metil- o etilester(BIODIESEL)
Glicerina
Agitación Calor
Producción en laboratorioEvaporador rotativo
Agitación y temperatura controladas
Planta piloto de biodiesel (diseño)
Tanque de
metóxido
Tanque de biodiesel
Condensador de alcohol
Planta piloto de biodiesel (reactor)
Laboratorio de Energías Renovables UNALM
Planta artesanal de biodiesel
Prensa hidráulica
Reactor en construcción
Briquetas
Energía en la Amazonía Peruana
Limitado acceso a la energía eléctrica de la red de
distribución nacional.
Uso intensivo de leña para cocinar:Deforestación.
Uso de generadores diesel para otras actividades:Altos costos de transporte del combustible.
Contaminación de ríos por donde se transporta.
Contaminación atmosférica, ruidos, y altos costos de
mantenimiento.
Oleaginosas de la Amazonía más conocidas
Producción fruto(Ton / Ha.año)
6.1 (aguajales naturales - Perú) 800 - 120019 (monocultivo -100 plantas/ha) (monocultivo)
Castaña Bertholletia excelsa
7.5 (plantaciones -25 plantas/ha) 1575 69.3
Pijuayo Bactris gasipaes 10 - 24 2000 23Piñon /
Tempate Jatropha curcas 4.8 1700 30 - 38
Umari Poraqueiba sericea 9.8 2077.6 21.2
1.6 - 3.5 (forma natural) 240 - 525 19.3 (mesocarpo)3.27 (plantaciones) (plantación) 14.5 (epicarpo)
Babasu Orbignia phalerata 1.5 - 5 90 - 150 5 - 7
Coco Cocos nucifera 11.7 610-732 66Palma
Aceitera Eleaeis guineesis 25.9 4000
Fruto Nombre científico Producción aceite (Kg / Ha) Lípidos (%)
Aguaje Mauritia flexuosa 21.1
Ungurahui Oenocarpus bataua
Fuente: Villachica (1996); TCA (1996, 1997); Lescano (1996); Barriga (1994); Cabrera (1979)Elaboración: propia.
Insumos oleaginosos probados
Aceite de aguaje
Aceite de umarí
Aceite de sacha inchi
Aceite de palma
Aceite de palmiste
Aceite de castaña
Aceite de tempate o piñón
Aceite de ricino o higuerilla (por transesterificar)
Aceite de pijuayo (en extracción)
Aceite y biodiesel de aguaje Aceite y biodiesel de umari
Aceite y biodiesel de sacha inchi Aceite y biodiesel de tempate
Rendimientos
Insumo Umari Tempate Ricino Palma PalmaParte útil Pulpa Semilla Semilla Pulpa PulpaRendimiento aceite teórico (% del fruto) 5.36% 5.25% 8.55%
Proceso de extracción Hervido Prensado Hervido Prensado PrensadoRendimiento extracción (% del fruto) 0.34% 0.84% 2.35% 4.01%
Rendimiento extracción (obtenido vs. teórico) 11.44% 28.07% 0.00% 44.85% 46.86%
Acidez del aceite (g NaOH / lt aceite) 10 10 2 8 - 5.9 14.4
Rendimiento biodiesel vs. aceite
90.58% 77.86% - 87.16% 72.64%
3.00%
81.02%
Se obtuvo el aceite
directamente
Se obtuvo el aceite
directamente
AguajePulpa
CostosSe ha estimado un costo de S/. 2.10 solo para el proceso de producción de biodiesel, bajo los siguientes supuestos:
Reactor artesanal que produce 50 lts por lote.
Sin consumo de energía eléctrica: calor de briquetas o leña y agitación manual.
Sin costos de transporte dado que sería para uso local.
No se ha incorporado los costos de los insumos (aceite, alcohol y metanol), que serán variables según la ubicación y la calidad de los mismos.
Inadecuada disposición final de los aceites desechados.La generación de aceites usados en el comedor universitario es de aproximadamente 50 Lt semanales, dependiendo del tipo de alimento preparado. Es un aceite de buena calidad, debido a que se usa solo una vez.Actualmente se botan al desagüe.
La producción de biodiesel se presenta como una alternativa para la disposición de estos aceites usados del comedor.
Disposición final adecuada que evita la contaminación de las aguas.Mejora de las emisiones de gases de los buses de la universidad al ser utilizado el biodiesel como aditivo al combustible.
Problemática de los aceites usados – Caso UNALM
Trabajos de tesis en ejecución: Aprovechamiento de aceites vegetales de desecho generados por el comedor universitario de la UNALM para la elaboración de un biocombustible: biodiesel (Mirtha Nazario Ramírez).
Evaluación del funcionamiento de un motor diesel
utilizando mezclas de biodiesel proveniente de
aceites usados y diesel 2 (Fernando Acosta Bedoya).
Biodiesel proveniente de aceite usado
Biodiesel proveniente de aceite usadoPretratamiento del aceite por presencia de sólidos y/o humedad. Evaluación del uso de sólidos en alimentación animal.
Determinación de la acidez libre para calcular la cantidad de catalizador a utilizar.
Biodiesel proveniente de aceite usadoAceite usado del comedor de la UNALM con adecuadas características para producción de biodiesel.Reactor diseñado para procesar volumen de aceite desechado en el comedor de la UNALM.Se han determinado los parámetros ideales para producir biodiesel con este aceite.Biodiesel producido cumple con estándares internacionales de calidad.Rendimiento del 89.6% de biodiesel en relación con el aceite utilizado.Se está desarrollando un sistema de recolección de los aceites del comedor para su transformación en biodiesel.
Estimado de costos – La Molina
Rubro Unidad Cantidad Costo unitario (Soles)
Costo total (con IGV)
Subtotales por lote
Subtotales por galón
InsumosAceite usado litros 50 0.00 0.00Soda cáustica kilogramos 0.2425 4.96 1.20Metanol litros 9 1.96 17.61 18.82 1.45ProcesoElectricidad kWh 6.73 0.31 2.47Agua m3 0.21 3.24 0.81Mano de obra horas hombre 6 2.80 16.80Depreciación del equipo 10.38 30.46 2.34Transporte 0.00 0.00 0.00COSTO TOTAL (Nuevos Soles, inc. IGV) 49.28 3.78Si el aceite cuesta S/. 0.40 por litro, el biodiesel costaría S/. 5.32 por galón.
Parámetros evaluados en el biodiesel obtenido
Rendimiento en volumen (biodiesel : aceite)
Viscosidad cinemática comparada
Densidad
Número de cetano
Poder calorífico
Punto de inflamación
Contenido de agua y sedimentos
En ejecución:Pruebas de rendimiento y emisiones en motores
Análisis Físico-Químicos del Biodiesel
Caracteristicas Unidades Norma Peruana Diesel 2
Norma USA Biodiesel
Biodiesel palma
Biodiesel aceite usado Diesel Nº 2
Punto de inflamación °C 52 >130 154 146Agua y sedimentos % volumen, (máx.) 0.10 0.05 0.070 0.040Carbón conradson % masa (máx.) 0.35 <0.05 0.41Cenizas % masa (máx.) 0.02 0.006Temperatura de destilacion al 90%, °C 282 - 357 360 343.0 336Viscosidad cinemática cSt a 40°C 2.0 - 5.8 1.9-6.0(mm2/s) 4 2.95Corrosión en lámina de cobre 3 h, 50°C lámina n° 3 < nº 3 01:00 a.m.Número de cetano (mínimo) 45.0 >47 48.6 51.5Gravedad API a 60°F 29.9 34
kJ/kg 40346 44129BTU/lb 17346 18972kJ/kg 39054 42331
BTU/lb 16790 18199
Poder calorífico bruto
Poder calorífico neto
Pruebas en Buses
Biodiesel 100% Diesel GNCTotal km 69 818 14 3591 67 473Consumo carburante 36 945 lts 68 068 lts 48 051 m3
52.92 lts/100 km 47.40 lts/100 km 71.21 m3/100 km7.15 km/gal 7.99 km/gal 1.40 km/m3Consumo a los 100km
Biodiesel 100% GNC Euro 3CO 1.27 2.34 2.80HC 0.58 2.27 0.70NOx 7.74 3.66 5.00Partículas 0.22 0.02 0.10
Fuente: IDAE Diciembre 1997
Emisiones (gr/kWh)
Consumo:
•Los vehiculos a Biodiesel no emiten compuestos de azufre.•Las emisiones de CO2 se recombinan con el ciclo de producción del biocombustible, reduciendo sus emisiones netas.
Pruebas de Potencia
B100 (rojo) vs. Diesel (verde) B20 (rojo) vs. Diesel (verde)
Fuente: Marco Torres, Universidad de los Llanos, Colombia, 2003
Pruebas de Opacidad
Media ACPM vs Mezclas
-2
0
2
4
6
8
10
12
14
0 10 20 30 40 50 60
Tiempo (seg)
% O
paci
dad
ACPM Bio 10% Bio 20% Bio 30%
Fuente: Marco Torres, Universidad de los Llanos, Colombia, 2003
Pruebas de Opacidad
Máximos ACPM vs Mezclas biodiesel
-10
0
10
20
30
40
50
0 10 20 30 40 50 60
Tiempo (seg)
% O
paci
dad
ACPM BIO 10% BIO 20% BIO 30%
Fuente: Marco torres Universidad de los Llanos, Colombia, 2003
Perspectivas
Principales barreras:
Costo de aceites vegetales cuando se
emplean cultivos oleaginosos tradicionales.
Logística de aprovisionamiento de la
materia prima en el caso del aprovechamiento
de aceites vegetales usados.
Perspectivas
Retos:LCB (Low cost biodiesel) Project:
• ITDG (Reino Unido).
• UNALM (Perú).
• Universidad Politécnica de Madrid (España).
• Università di Roma La Sapienza (Italia).
• Universidad de los Llanos (Colombia).
• Universidad Nacional de Ingeniería (Nicaragua).
Perspectivas
Retos:Aprovechamiento de aceites usados a mediana escala (¿nivel distrital?):
Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología
(CONCYTEC)
Universidad Nacional Agraria la Molina (UNALM)
Intermediate Technology Development Group (ITDG)
Candela Perú
Alicorp S.A.
Agradecimientos