Circuito Productivo: El Biodiesel

CIRCUITO PRODUCTIVO

BIODIESEL

Por

KRASUSCKI, Omar MAYOL, Sebastián STELMASZCZUK, Santiago

Posadas, Misiones, Argentina, 2008

INDICE

Introducción……………………………………………………………………….. Breve reseña histórica………………………………………………………………. Características generales del biodiesel………………………………………..……. La Jatropha…………………………………………………………………………. Elaboración de Biodiesel…………………………………………………………… ¿Por que sustituir al gas-oil por biodiesel?................................................................. Los biocombustibles como alternativa de fuentes energéticas…………………….. Ventajas y desventajas……………………………………………………………… Producción de Biodiesel en Candelaria…………………………………………….. Anexo………………………………………………………………………………. Conclusión…………………………………………………………………………. Bibliografía…………………………………………………………………………

2

3 4 4 6 8 10 10 11 12 14 19 20

INTRODUCCIÓN

En el presente trabajo de investigación, se abordará la temática: “biodiesel como energía alternativa” y se tendrá en cuenta los aspectos generales del mismo en la planta industrial ubicada en la localidad de Candelaria. La sustitución de los combustibles denominados fósiles o tradicionales, derivados del petróleo, por otros, de origen vegetal, cobra una gran importancia en nuestros días por varias razones fundamentales, como el hecho de provenir de una fuente renovable, ser un instrumento de lucha contra el deterioro medioambiental, además de un factor de desarrollo de la agricultura e industrias derivadas, y de otros beneficios. Es importante destacar que en 1990, ya se hablaba de la utilización de aceites como combustible. En cuanto a las razones para el desarrollo del mismo, además del reemplazo del petróleo que se está agotando, se trata de evitar la contaminación ambiental que ha producido el hombre y que ha empeorado el calentamiento ambiental en la década del 70. En tal sentido biodiesel se define como un combustible oxigenado que para su producción se puede utilizar aceite de origen vegetal o animal. Teniendo en cuenta este trabajo de investigación se propondrán los siguientes objetivos para cumplir en el desarrollo del mismo:  Dar a conocer las características principales del biodiesel  Caracterizar a la Jatropha como materia prima para producir biodiesel  Destacar la importancia de este producto como combustible alternativo  Caracterizar el proceso de producción de biodiesel en Candelaria  Analizar la factibilidad técnica y económica del biodiesel

Para el desarrollo del mismo se utilizarán distintas técnicas como ser la recopilación de información de las distintas fuentes bibliográficas, como así también la lectura y síntesis del material obtenido.

3

BREVE RESEÑA HISTÓRICA La utilización de combustibles vegetales en motores diesel data del año 1900, siendo Rudolph Diesel quien lo utilizara por primera vez en su motor de ignición-compresión y quien predijera el uso futuro de biocombustibles. Durante la segunda guerra mundial, y ante la escasez de combustibles fósiles, se destacó la investigación realizada por Otto y Vivacqua en el Brasil, sobre diesel de origen vegetal, pero fue hasta el año 1970, que el biodiesel se desarrollo de forma significativa a raíz de la crisis energética que se sucedía en el momento, y al elevado costo del petróleo. Las primeras pruebas técnicas con biodiesel se llevaron a cabo en 1982 en Austria y Alemania, pero sólo hasta el año 1985 en Silberberg (Austria), se construyó la primera planta piloto productora de RME (Rapeseed Methyl-Ester- Metil-Ester del aceite de semilla de Colza). CARACTERISTICAS GENERALES DEL BIODIESEL Los biocombustibles son combustibles de origen biológico obtenido de manera renovable a partir de restos orgánicos. Estos restos orgánicos proceden habitualmente del azúcar, trigo, maíz o semillas oleaginosas. Todos ellos reducen el volumen total de CO2 que se emite en la atmósfera, ya que lo absorben a medida que crecen y emiten prácticamente la misma cantidad que los combustibles convencionales cuando se queman, por lo que se produce un proceso de ciclo cerrado. El biodiésel es un biocombustible que se fabrica a partir de cualquier grasa animal o aceites vegetales, que pueden ser ya usados o sin usar. Se suele utilizar girasol, canola, soja o jatropha, los cuáles, en algunos casos, son cultivados exclusivamente para producirlo. Se puede usar puro o mezclado con gasoil en cualquier proporción en motores diésel. La producción de biodiesel en el mundo se remite a países europeos como ser Austria que concentra el 3 % del aprovechamiento, Italia con el 7%, Francia con el 17%, finalmente Alemania que es principal productor del mundo con el 63% de producción llegando a producir alrededor de 415.000 toneladas al año. En lo que respecta al continente americano se destacan EE. UU.

4

En el caso de nuestro país no solo se exporta en grandes cantidades a países extranjeros si no que se puede exportar cantidades más pequeñas dentro del MERCOSUR, abaratando así los costos para el consumidor. (Flete y aranceles). La Argentina presenta importantes ventajas para la elaboración de biodiesel: en casi la totalidad de su territorio se presenta algún producto agropecuario para la transformación en aceite: soja, girasol, maní, colza, palma, lino, cártamo, nabo, y otros cultivos no oleaginosos cuya semilla pueda contener aceite, ej.: algodón. Actualmente las plantas elaboradoras de aceites se localizan en provincias que comprenden la región pampeana como ser Santa Fe, sur de la Provincia de Buenos Aires, La Pampa; también se destacan las provincias de Santiago del Estero, parte de Corrientes y Entre Ríos, y recientemente la provincia de Misiones. Cabe destacar que en la Argentina, las principales plantas de biodiésel producen 1,5 millones de toneladas al año. Una planta tarda aproximadamente 18 meses en ser construida y la producción argentina equivale al 13% de la mundial. Algunas de las compañías más importantes abocadas al biodiésel son Dreyfus, Vicentin, Glencor y Aceitera General Derheza/Bunge ubicadas en Santa Fe; otras empresas son Grutasol, Glencore (Planta industrial en estudio) ambas situadas en Buenos Aires. Brasil también tiene gran potencial para convertirse en un productor líder a escala mundial. En América Latina, ya aparece como el productor principal, gracias a que hasta ahora es el único país capaz de cubrir la demanda de semillas oleaginosas y la capacidad de producción de biodiésel podría cubrir el 13 % de la demanda del país. La planta, situada en Lins (estado de Sao Paulo), está preparada para fabricar biodiésel de origen vegetal , a partir de oleaginosas como la soja y también a partir de sebo animal El biodiesel ha ganando terreno frente a otros combustibles, no sólo desde el punto de vista ambiental, sino también social, pues promueve la inclusión a través de la cadena de producción y de valor del nuevo combustible. Además la OEA (Organización de Estados Americanos) y la ONU (Organización de las Naciones Unidas) brindan recursos financieros a todos aquellos países que utilicen energías alternativas para no contaminar el medio ambiente. Actualmente, la UE aporta cerca del 66 por ciento de la actual producción mundial de biodiésel, con 6.500 millones de litros anuales, seguida por Estados Unidos con 1.500 millones. 5

Argentina y Brasil tienen producciones relativamente menores de 500 millones de litros al año. Para el 2012, la producción de biodiésel de Estados Unidos alcanzará a 8.000 millones de litros, mientras la de la UE será de 15.000 millones a 16.000 millones de litros. El de soja continúa dominando el mercado de biodiésel, representando el 58 por ciento de todo el combustible producido en el mundo. LA JATROPHA Se define a la jatropha como una oleaginosa no comestible que sirve para producir un biodiesel de alta calidad. La jatropha es un cultivo del cual se obtiene el biodiesel, no es un alimento y es una planta que no compite en el lugar en que se desarrolla, porque es una planta colonizadora, que se la puede utilizar en zonas no aptas para cultivos tradicionales, entonces en esas tierras ociosas donde no hay nada podemos incorporar la jatropha como cultivo. Ingenieros y científicos de todo el mundo creen que del aceite de Jatropha, un arbusto muy resistente, se puede obtener uno de los mejores combustible. Además, la planta cuida el suelo, crea puestos de trabajo directos e indirectos y beneficia a los países subdesarrollados.

RENDIMIENTOS Clima Temperaturas medias Isohietas (lluvias) Tipos de suelos Altitud Tipo de cultivo Tolerancia a: Propagación : Característica sobresaliente

CARACTERISTICAS Tropical- subtropical 18 a 25 grados De 300 mm a 1800 mm al año Franco arenosos De 0 mts hasta 1100 mm s/nivel del mar Perenne Sequías Por semillas, plantines, estacas, etc. Rustica

Las semillas de la Jatropha tienen la forma de una nuez, aunque son un poco más pequeñas. Cuando su cáscara exterior, que normalmente es de color verde, empieza a tomar una tonalidad amarillenta, las semillas están listas para ser recolectadas. Al retirar la cáscara, encontramos otras tres semillas. Cada una de ellas contiene un 40% de aceite.

6

La planta resiste a todo ya que resiste altas temperaturas y sequías, al tiempo que protege y fertiliza el suelo. El secreto que hace a la Jatropha resistente a todo es su veneno. La planta es tan venenosa y en lugares desérticos la Jatropha es capaz de crear, con sus arbustos que alcanzan los seis metros, auténticos bosques verdes. Más de ocho meses de sequía al año y temperaturas que rondan los 40 grados no marchitan a la Jatropha, como por ejemplo en la India. La Jatropha surge de una simple semilla, que en sólo 5 días crece, se planta todo el año. Cuando crece, tiene un solo un tallo y al año se corta dicho tallo para que crezcan distintas ramas. Es una planta que no requiere de abonos ni fertilizantes. Al tercer año produce una fruta parecida al caqui, primeramente teniendo un color verde-amarillo hasta llegar a un color grisazo. Otra característica es que se cosecha a mano y se lo traslada a mano. A los 5 años crece de manera total y puede durar 40 años produciendo frutos. En el invernadero está hasta antes de cumplir el año, y se lo climatiza, ya que suelen ser sensibles a las heladas. En otoño caen todas sus hojas y en primavera brotan nuevamente. La erosión del suelo por el viento y el agua tampoco hace mal a la Jatropha. Y no sólo eso, gracias a ella, el suelo erosionado vuelve a ser fértil. En África se ha comprobado que el viento y el agua, junto con partículas de la Jatropha, crean capas de preciados sedimentos de hasta 0,7 centímetros por año. Con el paso del tiempo, los suelos erosionados se convierten en aptos para el cultivo.

7

ELABORACIÓN DE BIODIESEL El proceso para obtención de Biodiesel a partir de aceite vegetal es relativamente sencillo y se requiere: _ Tanque Procesador. _ Tanque Catalizador de la Premezcla. _ Tanque de Lavado. _ Aceite Vegetal. _ Soda Cáustica. _ Metanol. La elaboración de Biodiesel se puede dar en siete pasos: 1) Se llena el Tanque Procesador con 150 litros de Aceite Vegetal calentado entre 50°C y 60°C. Este tanque circular es de lámina de acero y lleva una banda calefactor en que rodea el exterior del tanque en su parte inferior para calentar el aceite.

8

2) Al Tanque Catalizador de la Premezcla se le agrega Soda Cáustica en cantidad que corresponda de acuerdo con el análisis previo efectuado al Aceite Vegetal. Este análisis consiste en una prueba rápida para conocer la cantidad de Ácidos Grasos Libres en el Aceite Vegetal, utilizado el PH (acidez-alcalinidad) como medida. Un PH de 8.5 indica que la reacción es completa. 3) Al Tanque Catalizador de la Premezcla donde se encuentra la Soda Cáustica, se le agregan 30 litros de Metanol lentamente con bomba de mano. 4) Mediante una bomba se pone a circular el Aceite Vegetal que se encuentra en el Tanque Procesador. El Tanque Procesador está conectado al Tanque Catalizador de la Premezcla. La circulación del aceite en el Tanque procesador hace que la Premezcla (Soda Cáustica y Metanol) del Tanque Catalizador pase al fondo del Tanque Procesador donde se encuentra el Aceite Vegetal. El resultado de esta mezcla (Aceite Vegetal, Soda Cáustica y Metanol) es una solución de Glicerina y Biodiesel. 5) Después que el mezclado se ha realizado, permita que la mezcla se asiente. De este modo, la Glicerina se separa del Biodiesel quedando en la parte inferior del Tanque Procesador. La Glicerina se extrae del Tanque Procesador por gravedad, a través de una válvula en la parte inferior de dicho tanque. Cuando la mezcla ha sido correcta, la cantidad de Glicerina será igual a la de Metanol que se agregó. 6) Después que la Glicerina ha sido drenada, entonces el Bio-Diesel puede ser lavado aplicado rocío fino de agua sobre el Bio-Diesel. Se generará una agua jabonosa que se irá al fondo del tanque, debido a que el agua es más densa que el Bio-Diesel. De este modo el agua se lleva consigo los residuos jabonosos. El proceso puede completarse, ya sea en el Tanque Procesador, ó en un Tanque de Lavado por separado. La ventaja de usar un Tanque de Lavado, radica en que el Tanque Procesador queda libre para una siguiente elaboración de Bio-Diesel. 7) El Agua se drena de manera similar al drenaje que ocurre con la Glicerina. Esta agua puede ir al drenaje por ser equivalente al agua jabonosa. La cantidad de Bio-Diesel que se obtiene, es igual a la cantidad de Aceite vegetal que se utilizó, porque el volumen de Glicerina que se extrae es igual a la cantidad de Metanol que se agregó a la mezcla (siempre 1:5, es decir, uno de Metanol por cinco de Aceite Vegetal).

9

¿POR QUE SUSTITUIR AL GAS-OIL POR BIODIESEL? Las reservas de combustibles fósiles son limitadas, y por ende muchos países buscan intensamente alternativas. Una de ellas, el biodiesel que reemplaza al gas oil, puede obtenerse a partir de aceites de cultivos tradicionales de nuestro país -como la soja, el girasol y el maní-. También puede obtenerse de aceites vegetales usados. Se trata de un proceso sencillo, que no requiere la utilización de maquinaria o instalaciones complejas ni costosas. Una de las ventajas del biodiesel es que es 100% biodegradable y su combustión origina una cantidad sensiblemente menor de gases contaminantes y hollín. Tampoco es necesario realizar modificaciones a los motores diesel. El

Biodiesel

se

produce

gracias

a

una

reacción

química

denominada

transesterificación, lo que significa que el glicerol contenido en los aceites es sustituido por un alcohol ante la presencia de un catalizador. En nuestro caso utilizaremos Metanol y NaOH (soda cáustica) o KOH (hidróxido de potasio), se utiliza el metanol y la soda cáustica (hidróxido de potasio). Al hablar de la transesterificación se refiere a la transferencia de una molécula de un triglicérido por una molécula de alcohol más liviano como es el metanol. Por tanto; el mismo sumado a los ácidos grasos que quedan del aceite forman lo que se llama un metil-ester, denominado comúnmente biodiesel LOS BIOCOMBUSTIBLES COMO ALTERNATIVA DE FUENTES ENERGÉTICAS La crisis energética que atraviesa nuestro país desde hace varios años, especialmente la que tiene origen en productos no renovables como el petróleo, así como la emisión de gases que producen la contaminación del medio ambiente y el llamado efecto invernadero, plantea la imperante necesidad de búsqueda de productos alternativos que puedan sustituir a las fuentes tradicionales de energía. Por otra parte, la reciente sanción por el parlamento nacional de la ley Nº 26.093, que establece que a partir del 1 de enero de 2010, todo el gas-oil y la nafta que se produzca en el país debe contener 5 % de biodiesel y bioetanol respectivamente, hacen que la producción de estos biocombustibles comience a tener gran relevancia de carácter técnico, económico y social, especialmente porque nuestro país es un importante

10

productor de cereales y oleaginosas, principales materias primas para la elaboración de los mismos. Los volúmenes demandados para el 2010 serán de 650.000 m 3 de biodiesel aproximadamente, es necesario entonces, incrementar las áreas de siembra en un 10,5% para la soja y un 43,1% para el girasol.

Ventajas de los sistemas basados en biodiesel 1. Ventajas ecológicas: -

Provienen de un recurso renovable.

-

Son biodegradables.

-

Reducen partículas (smoke) en más de un 50% y las emisiones de CO2 con respecto a los combustibles fósiles.

-

Están libres de sulfuro, benceno y aromatizantes potencialmente cancerígenos.

2. Ventajas económicas: -

Su producción es alentada con importantes incentivos y exenciones fiscales a nivel nacional e internacional.

-

Da independencia de la no disponibilidad y variación del precio del barril de petróleo.

-

Son combustibles seguros en su manejo y almacenamiento.

-

Posibilita su propia producción en ciclo completo (por ejemplo: cosecha de oleaginosas- prensado de aceite- producción de biodiesel) reduciendo costos e intermediarios.

-

La comercialización de sus subproductos (el pellet como base de alimento balanceado para ganado y el glicerol con 90% de pureza) constituye un negocio rentable.

Desventajas de los biocombustibles En realidad, toda la cadena de inconvenientes por contaminación de gases de afectación térmica seguirá existiendo, con o sin combustibles biológicos, mientras los sistemas de motorización se basen en motores de bajo rendimiento calórico. Es además obvio decir que si al mismo motor se le entrega diesel de petróleo o biodiesel el resultado de la explosión en la cámara de combustión del pistón será el mismo; expansión y producción de CO2. Salvo la posibilidad de no generar algunos gases

11

derivados del nitrógeno y azufre (normales en los combustibles fósiles), la ecuación de contaminantes gaseosos en ambos combustibles, es elementalmente la misma. Aumentar el uso de combustibles biológicos además obligará a aumentar la producción de monocultivos mecanizados, o derivar parte de ellos del consumo humano al consumo para el transporte. En el caso de la primera hipótesis, sólo se espera que el mercado se regule buscando nuevas áreas de cultivos. Tomando como ejemplo a Brasil, todos sus esfuerzos están puestos en esto, siendo la amazonia, la que se esta tomando en cuenta para cumplir con las entregas de biocombustibles. De no ser así- y tomando la segunda opción- sólo quedará sacar del mercado recursos alimenticios o superar los rendimientos actuales, con lo que se espera una carga agraria superior de fertilizantes y pesticidas. Otra de las grandes incógnitas es la ecuación de rendimiento real necesaria para obtener un volumen determinado de biocombustibles. En el caso del etanol, hay un costo térmico para separar el alcohol del agua. Esta energía calórica de separación se calcula en 1,3 Kcal. externos para obtener 1,0 Kcal. de etanol. PRODUCCIÓN DE BIODIESEL EN CANDELARIA Se trata de la “Planta Industrial Biocombustibles” de la localidad de Candelaria, ubicada en la zona industrial del municipio, en el lote agrícola 29. Fue puesta en marcha a partir del día 18 de abril del año 2008, para la obtención de combustible biodiesel derivado de los aceites de la planta de jatropha. Es el primer emprendimiento de estas características en Sudamérica. Este es un proyecto que parte de una política de estado del gobierno de la provincia para la producción de biocombustibles, de biodiesel. El proyecto está orientado a la inserción económica al sistema productivo del pequeño productor misionero, a través de una cuenca productora de jatropha, que permita el sustento en el tiempo tanto del productor como de su familia. A la planta puesta en funcionamiento, que producirá unas 100 toneladas de combustible por mes, se sumaría otra de similares características con una producción equivalente a 1200 toneladas mensuales. Esta planta es portátil, por lo tanto se va a utilizar como un elemento de capacitación, información y educación para la producción de biocombustibles en otras localidades, y 12

también apuntando a formar un criterio de que con tecnología, medios y fuerza de trabajo local se puede producir en Misiones un biodiesel de alta calidad, y exportable dentro de las normas europeas y estadounidenses que permitan nutrir a la provincia de recursos genuinos a partir del campo misionero. Esta fábrica instalada en Candelaria posee un rendimiento del 32% hasta el 38% de aceite y llegó a tener un millón de plantines de Jatropha, de los cuales 22.000 fueron distribuidas a distintas zonas de la provincia para que los productores la cosechen y la siembren. Por el momento trabajan más de 40 personas en dicha fábrica ya sean en los viveros como en los montajes de la planta. Es importante destacar que ya se está produciendo combustible de este aceite vegetal pero a base de prueba. Otro dato a tener en cuenta es que por ejemplo en la India el litro de biodiesel está 2 euros y acá estaría a 1,5 euros lo que indicaría que se podría recaudar $150.000 en el municipio. Además la provincia de Misiones tiene las condiciones agroecológicas ideales para el cultivo de la Jatropha, ya que la generación de cultivos alternativos con fines energéticos es una de las fuentes de desarrollo sustentable de la bioenergía para los 10 o 15 próximos años. Su desarrollo en áreas marginales favorece el impulso regional y también su cultivo requiere mano de obra directa para su cosecha y es de muy difícil extracción.

13

ANEXO

14

Plantines de jatropha

15

Viveros

16

Productos

Maquinarias

17

18

CONCLUSIÓN

Con este trabajo de investigación se arribó a la conclusión de que es muy importante tener en cuenta esta temática del biodiesel como energía alternativa, es por eso que a la hora de pensar en un futuro mejor se pretende usar este tipo de recursos y, en nuestro caso, se tomó como materia prima a la Jatropha para elaborar biodiesel. Por otra parte; se vio reflejado el cumplimiento de los objetivos propuestos en la introducción, siendo importante el análisis de los distintos aspectos del biodiesel, es decir sus características generales, ventajas y desventajas de su utilización, sus etapas de elaboración y particularmente a la Jatropha. Otras cuestiones que se resaltaron fueron las condiciones ecológicas de esta especie vegetal y su relación con el medio ambiente, destacando su producción en la planta industrial ubicada en la localidad de Candelaria. En dicha planta industrial, se concentran gran cantidad de maquinarias como así también plantines de Jatropha que se distribuyeron por la provincia, fomentando de esta manera la exportación del producto final a otros países. Por la explotación de los recursos no renovables, finalmente se puede decir que las energías alternativas hoy en día son de uso primordial en el mundo en el que vivimos.

BIBLIOGRAFÍA Bibliografía científica 19

•

AA.VV. DICCIONARIO HISPÁNICO UNIVERSAL. Tomo I. Buenos Aires. 1990.

•

MARENCO, Juan José: “Geografía Económica”. Buenos Aires. Prometeo. 2008.

Bibliografía de periódicos •

PERFIL: Gabriela Vulcano: “Los Biocombustibles bajo cuestionamiento”. Sección el Observador. 13 de Enero de 2008.

•

MISIONES ON LINE. Nº 1479. Año 5. Sección “Ambiente”. Pág 6.

Sitios en Internet •

www.actualidadsur.com.ar

•

www.altavista.com.biodiesel.net/argentina.html

•

www.elterritoriodigital.com

•

www. Google.com/ jatrophas/tema.html.

•

www. Misionesonline. net

•

http://www.tucumanoticias.com.ar/noticia.

Agradecimientos •

Al Ingeniero Leoni

•

Al Empresario Julio González

•

A LT 4 , canal 12

Omar Krasuscki Sebastián Mayol Santiago Stelmaszczuk Alumnos de la Segunda Instancia-Profesorado en Geografía Instituto Superior “Antonio Ruiz de Montoya”

20