Biodiesel

BIODIESEL
Antecedentes y experiencias
en la República Argentina
Ing. José Luis Martínez Justo
Julio 2006
1
Introducción
Ojetivo: exponer consideraciones técnicas
y económicas acerca del biodiesel como
sustituto de combustibles fósiles
Temas de discusión
Caracterización del biodiesel
Externalidades
Recursos
Producción
Aspectos técnicos
Aspectos económicos
Perspectivas
Caracterización del biodiesel
Biodiesel:
Combustible elaborado a partir de aceites
vegetales o grasas animales, apto como
sustituyente parcial o total del gasoil en
motores diesel, sin necesitar
conversiones, ajustes o regulaciones
especiales del motor.
Caracterización del biodiesel
Biodiesel: técnicamente
consiste en metil o etil ésteres
de ácidos grasos de aceites
vegetales o animales
Caracterización del biodiesel
Biodiesel: La Agencia de Protección
Ambiental (EPA/EE.UU.) lo tiene
registrado para utilización:
Puro (100% de biodiesel, o B100),
Mezcla-base (20% de biodiesel y el resto
de gasoil, B20),
Aditivo de combustibles derivados del
petróleo de 1 al 5%, B5).
Caracterización del biodiesel
Necesidad de disminuir el % de azufre en los
combustibles fósiles, a un contenido máximo
de 50 ppm
Así, el Gasoil pierde lubricidad y es necesario
incorporarle un aditivo.
Biodiesel: el más barato y Biodegradable
Caracterización del biodiesel
Biodiesel: En diferentes países se han
establecido diversas normas y ensayos
para estandarizar este biocombustible.
A manera de ejemplo, se presenta la
normativa fijada en Argentina[i] para
biodiesel puro (100%)
[i] Secretaría de Energía y Minería de Argentina, Resolución
129/2001
Caracterización del biodiesel
Especificación técnica de biodiesel puro - ARGENTINA
PROPIEDAD
METODO ASTM (o
IRAM según el caso)
LIMITES
UNIDADES
Punto de inflamación
Agua y sedimentos
Viscosidad cinemática a
40 °C
Azufre
ASTM D93
ASTM D1796
IRAM – IAP A 6597
100.0 min
0.050 max
3,5 a 5
°C
%
centistokes
ASTM D4294 o IRAM –
IAP A 6539 o A 6516
ASTM D613/96
ASTM D1298
ASTM D664
ASTM 6584 -00
o NF T 60-704
ASTM 6584 -00
o NF T 60-704
0.01 max
% en peso
46 min
0,875 a 0,900
0.50 max
0.020 max
mg KOH/g
% en peso
0.24 max
% en peso
Número de cetanos
Densidad
Alcalinidad
Glicerina libre
Glicerina total
Caracterización del biodiesel
Biodiesel: impacto ambiental
Biodiesel puro ( B 100) comparando con Gasoil N° 2 ,
reduce emisiones de todos los contaminantes,
incluyendo materias particuladas, excepto el NOx
Balance General: se reduce el smog potencial
Reduce los niveles de hidrocarburos poliaromáticos
(cancerígenos) en un 75%
Caracterización del biodiesel
Reducción de las Emisiones
20
-40
-60
-80
-100
Contaminantes
sm
og
nP
AH
P
AH
S
O
x
N
O
x
M
P
C
O
-20
H
C
Porcientos
0
Caracterización del Biodiesel B/20
Reducción de las Emisiones
-100
Contaminantes
og
sm
AH
nP
H
PA
x
SO
x
NO
P
M
-50
CO
0
HC
P orc ie ntos
50
Caracterización del biodiesel
Biodiesel versus gasoil:
VENTAJAS
Mínimas diferencias en torque, potencia y
consumo de los motores
Mayor punto de ignición (reduce peligro de
explosiones por emanación de gases durante el
almacenamiento)
Índice de cetano promedio de >50
Mayor lubricidad (favorece el funcionamiento del
circuito de alimentación y de la bomba de
inyección)
Caracterización del biodiesel
Biodiesel versus gasoil:
VENTAJAS TÉCNICAS (USO)
No requiere modificaciones en motores diesel
convencionales, con similares rendimientos
No
demanda
modificaciones
de
la
infraestructura de distribución y venta de
combustibles líquidos ya instalada
Transporte y almacenamiento más seguros
por el alto flash point del biodiesel
Caracterización del biodiesel
Biodiesel versus gasoil:
VENTAJAS TÉCNICAS (AMBIENTALES)
Alta biodegradabilidad, comparable a la dextrosa
Al no contener azufre no produce lluvia ácida
Como la molécula de biodiesel tiene 11% de O2
mejora la combustión
El motor trabaja mejor cuando opera a grandes
alturas (Evita el Apunamiento)
Se eliminan casi totalmente hidrocarburos no
quemados
Caracterización del biodiesel
Biodiesel versus gasoil:
VENTAJAS SOCIOECONÓMICAS
Autoabastecimiento del productor agropecuario
(microeconomía)
Desarrollo de economías regionales
Independiza parcialmente a países agro-productores
(macroeconomía)
Generación de fuentes puestos de trabajo
Desarrollo de derivados oleo químicos
Caracterización del biodiesel
Biodiesel versus gasoil:
LIMITACIONES – DESVENTAJAS
Factibilidad económica:
alta dependencia del costo de las materias
primas
Gas oil y Biodiesel van a ser dos commodities
con variables distintas
Caracterización del biodiesel
Biodiesel versus gasoil:
LIMITACIONES – DESVENTAJAS – SOLUCIONES
Aspectos técnicos:
Fluidez a bajas temperaturas (menores
a 0ºC)
• Solución: uso de aditivos
Estabilidad oxidativa
• Solución : uso de aditivos
Caracterización del biodiesel
Biodiesel versus gasoil:
LIMITACIONES – DESVENTAJAS
Aspectos técnicos: poder solvente
Incompatible con algunos plásticos y derivados
del caucho natural
• Solución: Uso de caucho sintético.
Disuelve las lacas existentes en tanques sucios
de gasoil
• Solución: primer cambio del filtro debe realizarse
antes.
Externalidades
Sustentabilidad: el biodiesel es un
combustible obtenido a partir de materias
primas vegetales renovables.
Por ello, el biodiesel tiene un efecto positivo
sobre el ciclo del carbono
Externalidades
Aspectos Ecológicos (1)
La combustión libera a la atmósfera CO2 =
Efecto Invernadero.
CO2 es a su vez fijado por los vegetales,
que lo utilizan como materia prima para
construir sus tejidos
Es posible cuantificar el “crédito”
ambiental de un combustible de base
renovable
Externalidades
Aspectos Ecológicos (2)
Cuánto CO2 fija la oleaginosa vs CO2 generado la
combustión de Biodiesel (o su mezcla)
Combustible fósil sólo genera CO2 , no hay
fijación
El “crédito ambiental” dependerá de:
origen de la materia prima (ej. Aceite de soja, cebo)
eficiencia de combustión de los motores
Producción: aspectos técnicos
PROCESO:
transesterificación catalítica de glicéridos,
PRODUCTOS:
biodiesel con un rendimiento de conversión del 98%
Glicerol, subproducto principal
Producción: aspectos técnicos
TECNOLOGÍAS: escala industrial:
Transesterificación catalítica del aceite en medio básico
con metanol
Esterificación catalítica directa del aceite en medio ácido
con metanol
Conversión del aceite en ácidos grasos en una primera
etapa y luego a ésteres metílicos con catálisis ácida
Producción: aspectos técnicos
TECNOLOGÍA PREFERIDA EN LA ACTUALIDAD:
Reacción catalítica en medio básico, por conveniencia y
economía
Condiciones operativas moderadas de P y T
Altos rendimientos de conversión (hasta 98%)
Conversión directa al producto final en una sola etapa
de reacción
Posibilidad de utilizar materiales convencionales (acero
al C) en la construcción de equipos
Producción: aspectos técnicos
INGENIERÍA CONCEPTUAL – PROCESO BATCH:
catalítica en medio básico
Materias primas
Aceite o grasa,
Metanol,
Catalizador (hidróxido de sodio o de potasio)
Productos
98% de Biodiesel
12% de glicerol cruda
Se recicla metanol en exceso
reacción
Producción: aspectos técnicos
INGENIERÍA CONCEPTUAL – PROCESO BATCH:
•
•
•
•
•
Separar el Biodiesel de la glicerina
Remover el exceso de metanol
Separar la glicerina
Purificar el biodiesel (>98%)
Secar
IMPORTANCIA DE LA
CALIDAD DEL BIODIESEL:
Efecto en los motores
Formación de depósitos por precipitación de productos
Unidad de inyección
Formación de depósito en las ranuras del pistón de la bomba:
afecta la pérdida al circuito de aceite
Formación de depósitos por precipitación de productos
Pistón axial de alta presión de la bomba de distribución
Mecanismo de ajuste luego de operación con RME de
calidad insuficiente
Iones alcalinos y alcalinos térreos
Filtro de combustible: formación de depósitos
Operación con RME de
mala calidad
Operación con RME de buena
calidad
Acidos grasos
Pistón axial de alta presión de la bomba de distribución
Formación intensiva de jabón en el equipo de ajuste
Glicéridos y Glicerina
Boquillas de inyección
Coqueo en tobera en operación con RME
En el coqueo de las toberas por operación
con RME, se ha probado que están presentes
glicéridos y CO3Na2. El carbonato de sodio
se forma por los iones sodios y el CO2 de la
combustión.
Coqueo en tobera
en operación con
diesel
Estabilidad de los elastómeros
Pistón axial de alta presión, bomba distribución
O´Ring hinchado
Ajuste correcto
Corrosión de acero por ácido fórmico
Boquillas de inyección
Test de 97.000 km, con RME, boquillas de inyección
con marcas de corrosión
PROYECTO GRUTASOL
PILAR
PLANTA TIPO Nº 1
Recuperación del Glicerol
PLANTA TIPO Nº 2
PROYECTO GRUTASOL
PRODUCTO
CANTIDAD
BIODIESEL
4500 M3/MES
GLICERINA GRADO USP
450 Ton/MES
LUBRICANTES SINTÉTICOS
170 ton/MES
FERTILIZANTE
100 Ton/MES
PROYECTO GRUTASOL
1º ETAPA:
DESARROLLO EN LABORATORIO Y
ESPECIFICACIÓN DE CÓMO ARMAR EL
PROCESO Y LAY- OUT DE PLANTA.
PROYECTO GRUTASOL
2º ETAPA:
PRODUCCION EN PEQUEÑA ESCALA Y
ENSAYOS DE CAMPO.
PROYECTO GRUTASOL
(2º ETAPA)
Primer ensayo en Galarza (Entre Ríos), se
verificaron resultados de potencia, torque, consumo,
contaminación, etc…
Se optimizaron los procesos y se acordó con la
cooperativa de Galarza producción a escala
Se instala 1º Surtidor de Biodiesel de Sudamérica,
junio de 2001.
PROYECTO GRUTASOL
(2º ETAPA)
Como los resultados obtenidos fueron excelentes, y
en ese momento los precios comparativos del GasOil y el aceite de soja permitían que el precio del
Biodiesel fuera competitivo, se comenzó a trabajar
también con las cooperativas de Gualeguaychu,
Macia y Urdinarrain.
PROYECTO GRUTASOL
(2º ETAPA)
Operación:
Las cooperativas entregaban el grano en ACEITERA
KRUGER,
Esta entregaba 1 Ton. de aceite cada 2 Ton. de porotos
con el cual se elaboraba el Biodiesel
se entregaba luego en las cooperativas, cobrando solo el
costo de elaboración.
PROYECTO GRUTASOL
(2º ETAPA)
Desde Enero 2002:
el Gas-Oil en Argentina no tiene precio internacional
Dic 2000 U$S 0.60 x lt (Barril 35 USS)
Jul 2006 0.45 U$S x lt (barril U$S 73)
Aumento del precio del aceite, el Biodiesel, en Argentina,
dejo de ser competitivo
Por ello, desarrollamos Sub-productos que pudieran
hacer viable la operación
Perfeccionar los sistemas de producción y lavado del
Biodiesel para cumplir con normas internacionales.
SUBPRODUCTOS
Hasta ahora hemos hablado del Biodiesel,
de sus características y de sus ventajas
Subproductos: parte fundamental para
rentabilidad de la operación, y futuro del
Biodiesel
SUBPRODUCTOS
a)
GLICEROL
Del proceso de transesterificación luego de la separación queda un
concentrado de ácidos grasos y glicerol que posteriormente se
separan en tres fases:
Glicerol concentrada.
Acidos grasos.
Fosfato trisodico (fertilizante).
Ventaja de que al ser de origen vegetal (las glicerinas en su
mayoría son de origen animal) tienen un valor mayor
internacionalmente, por lo que son exportables en su totalidad.
SUBPRODUCTOS
b) FERTILIZANTE
Nuestra empresa ha desarrollado un proceso
distinto al que se utiliza internacionalmente para
separar la glicerina, obtenemos del mismo un
fertilizante que contiene 40 % de fósforo y 35 %
de potasio, que incorporándole nitrógeno nos
permitiría contar con un fertilizante de amplio
espectro.
SUBPRODUCTOS
c)
ACEITES SINTETICOS BIODEGRADABLES
Con la base de los ácidos grasos se elaboran aceites sintéticos
biodegradable con las siguientes características :
Sistemas hidráulicos en siderúrgicas, vidrio, fundición de
metales no ferrosos, etc.
Como lubricante de todos los sistemas hidráulicos y
movimiento de tractores, cosechadoras, etc.
Lubricante de compresores de frió.
Base lubricante para motores de 2 tiempos para lanchas y
embarcaciones.
Lubricación de movimientos en centrales hidroeléctricas donde
puede haber contaminación con espejos de agua.
SUBPRODUCTOS
d)
GRASAS SINTETICAS BIODEGRADABLES
Con la base de los aceites antes mencionados y con la utilización
de espesantes inorgánicos se obtienen grasas sintéticas infusibles
(no tienen punto de goteo) que tienen una enorme cantidad de usos
dado su amplio rango de aplicación (-20ºc a 240ºc).
Tractores.
Vialidad.
Lanchas, barcos.
Industria en general.
Minería.
SUBPRODUCTOS
e)
LODOS DE PERFORACION
Fluido para la elaboración de los lodos de perforación que
reemplazan con ventajas al Gas Oil, normal parafinas e
isoparafinas.
f)
ACEITES CURAFRUTALES
Base para fabricar aceites curafrutales y coadyuvantes para
pesticidas, que reemplazan a los aceites blancos por no tener
aromáticos en su composición y ser biodegradables.
SUBPRODUCTOS
g)
LUBRICANTES DE MECANIZADO
Aditivo para lubricantes de mecanizado y deformación de metales
debido a su excelente capacidad lubricante y su biodegradabilidad.
h)
LUBRICANTES SOLUBLES
Base para la elaboración de lubricantes solubles en agua para usar
en tornos de control numérico y centros de mecanizado, dada su
ventaja de excelente lubricidad y biodegradabilidad.
SUBPRODUCTOS
i)
DESMOLDANTE Y DESENCOFRANTE DE HORMIGON
Desmoldante y desencofrante de hormigón con excelentes
características para su uso en construcción, caminos y puentes, por
la ventaja de no contaminación del suelo.
j)
DESENGRANTES Y DISOLVENTES
Base para la fabricación de desengrasantes y disolventes de
altísimo poder con la ventaja comparativa respecto de los solventes
de petróleo de su alto punto de inflamación y su biodegradabilidad.
SUBPRODUCTOS
k)
DISOLVENTE PARA DERRAMES DE CRUDO
Disolvente especial para derrames de crudo en mares, ríos, lagos,
etc., que permiten fluidificar el mismo y de esa manera poder
chupar más fácil y más rápido el mismo.
l)
LUBRICANTES PARA VIDRIO
Base para la elaboración de lubricantes menos contaminantes para
la lubricación de moldes y paricones de máquinas botelleras
automáticas en la industria del vidrio.
Muchas gracias
por su atención!!!
Soyenergy: que hacemos
- Armado de proyectos de plantas de Biodiesel con tecnología
nacional probada
- Modificaciones de plantas para producir Biodiesel de calidad
de exportación.
- Auditores de calidad de Biodiesel para exportación
- Trading de Biodiesel para exportación (representantes de un
broker europeo).
- Asesorar en el armado de los proyectos para generar
Certificados de Carbono.