Bioenergía, ¿Una Alternativa Económica y Ambientalmente Sustentable?

CorpAraucanía: ENELA '2008
"Desarrollando un Territorio Sustentable"
Temuco, 26 de junio de 2008
Panel "Medio Ambiente y Energía: Calidad de Vida y Sustentabilidad“
Bioenergía, ¿una alternativa
económica y ambientalmente
sustentable?
Alex Berg Gebert
Director Ejecutivo
Unidad de Desarrollo Tecnológico
Universidad de Concepción
TABLA
1.
Uso de energía en Chile
2.
Biomasa como fuente de energía
3.
Disponibilidad de biomasa residual en la
Región de la Araucanía
4.
Precios de combustibles
5.
Alternativas tecnológicas promisorias en la
Región de la Araucanía
6.
Conclusiones
Unidad de Desarrollo Tecnológico (UDT)
Universidad de Concepción
Centro de I&D aplicado
ƒ
ƒ
Biomateriales
Bioenergía
Información básica
ƒ
ƒ
ƒ
ƒ
ƒ
ƒ
ƒ
Inicio actividades 1996, 50 personas
Autofinanciamiento operacional
Desde mayo de 2008: Centro Científico
y Tecnológico de Excelencia (Programa
Basal de CONICYT)
Estrecho trabajo con empresas
Capacidades: Desarrollo de productos,
escalamiento de procesos
Productos: Patentes, licencias,
empresas spin off
Ubicación: Parque Industrial Coronel
1.- Uso de energía en Chile
58.829
58.829
53.652
53.652
53.652
Energía
Energía
Energía
eólica
eólica
eólica
6.03E-4
Generadores
Eléctricos
78.671
24.810
Energía
Energía
Energía
Hidroeléctrica
Hidroeléctrica
Hidroeléctrica
27.772
27.772
27.772
Producción
Producción
Producción
Importación
Importación
Importación
31.676
31.676
31.676
29.942
45.533
45.533
5.040
5.583
5.583
Carbón
Carbón
Carbón
34.448
34.448
34.448
80.889
80.889
80.889
Sector
Sector
Sector
65.222
Transporte
Transporte
Transporte
81.527
81.527
81.527
16
.30
5
Biomasa
Biomasa
Biomasa
47.300
47.300
6222
.5566
777..5
444..4.443
33999
1.535
1.535
1.535
Producción
Producción
Producción
Petróleo
Petróleo
Petróleo
crudo
crudo
116.294
116.294
116.294
116.294
Refinería
Refinería
de
de
Petróleo
Petróleo
114.832
114.832
114.832
Pérdida
8.515
8.515
31.215
31.215
31.215
17.940
Sector
Sector
Sector
Industrial
y
Industrialyy
Industrial
Minero
Minero
Minero
13.048
13.048
13.048 85.628
85.628
85.628
67.688
29.364
29.364
29.364
111444
..00.033
3999
11
.044
55.0
Importación
Importación
Importación
358
358
358
279
279
279
111
Energía perdida
184.744
Importación
Importación
Importación
Gas
Gas
Natural
Natural
Natural
74.192
74.192
74.192
11
Sector
Sector
Sector
2 2 .9
Comercial
45
45
Comercial
45 Comercial
Público yy
Público
29.212
29.212
29.212 Público y 37.123
Residencial
Residencial
Residencial
37.123
37.123
60.034
37.123
11.697
11.697
11.697
Fuente: UDT, en base a información de Balance Energético
2006, CNE y fuentes internas.
Importación
Importación
Exportación
Exportación 40.825
40.825
21.303
21.303
Energía utilizada
121.116
20.540
20.540
20.540
Producción
Producción
Producción
Exportación
Exportación
17.188
17.188
Importación
Importación
4.054
4.054
2.- Biomasa como fuente de energía
Biomasa:
Toda materia orgánica de origen vegetal o animal,
incluyendo los materiales procedentes de su transformación
natural o artificial.
• Bosques
• Cultivos agrícolas
• Algas marinas
• Animales
• Residuos sólidos urbanos
• Residuos orgánicos industriales
• Efluentes líquidos
• Lodos de plantas de tratamiento
• Residuos forestales
• Residuos agrícolas
• Residuos de animales
2.- Biomasa como fuente de energía
6 CO2 + 6 H2O + E ———› C6H12O6 + 6 O2
C6H12O6 + 6 O2 ———› 6 CO2 + 6 H2O + E
combustibles vehiculares
otros
2.- Biomasa
como fuente de energía
18000
850
Requerimiento mundial
de energía
Potencial bioenergía
700
Suelo de pastoreo
16000
Suelo arable
14000
Suelo degradado
12000
Residuos
550
400
10000
8000
6000
80% tecnología
antigua
4000
20% tecnología
moderna
250
100
2000
50
0
2005
2030-REF
2030-AP
Ref.: En base a Oeko-Institut e.V.
Bioenergía
en la
actualidad
Bajo
Alto
Energía primaria (EJ)
Energía primaria en millones de ton. equivalentes de
petróleo
20000
2.- Biomasa como fuente de energía
Plantaciones
energéticas
Subproductos
Residuos
Transporte, almacenamiento, pretratamiento
Conversión
termoquímica
Conversión
física o química
Conversión
bioquímica
(Gasificación, pirólisis)
(Extracción/esterificación,
modificación química)
Fermentación alcohólica,
fermentación anaeróbica
Biocombustibles sólidos
Biocombustibles gaseosos
Biocombustibles líquidos
(pellets, astillas, briquetas)
(gas de síntesis, biometano )
(aceites vegetales, biodiesel,
bioetanol, Diesel FT, metanol)
Combustión
Fuerza
Calor
3.- Biomasa residual en la Región de la Araucanía
1.
2.
3.
4.
Subproductos forestales y madereros
Residuos de cosechas agrícolas
Residuos sólidos urbanos
Biomasa para generación de biogás
•
Generación 1 kg/ha/día
•
50% fracción orgánica útil energéticamente
•
PC = 4800 kcal/kg
____________________________________________________________________________________________
Temuco: 150 ton/día =Lodos
54.000
deton/año
plantas de tratamiento de RILES:
> 100.000 ton
Residuos (ganadería, empresas alimenticias, etc.): > 10.000 ton
_________________________________________________________________________________________________________________________
Total Residuos orgánicos
> 110.000 ton
3.- Biomasa residual en la Región de la Araucanía
Fuente de biomasa
Cantidad
(ton)
Potencial energétco
T cal
% Energía
Primaria Chile
Subproductos forestales y madereros
1.182.000
4600
1,63%
Subproductos agrícolas (paja de trigo)
500.000
2400
0,81%
27.000
130
0,04%
27.000
65
0,02%
110.000
300
0,10%
Material lignocelulósicas:
Residuos sólidos domiciliarios (sólo Temuco)
Material orgánico*:
Residuos sólidos domiciliarios (sólo Temuco)
Residuos orgánicos
* Alto grado de incertidumbre
4.- Precios de combustibles
A nivel residencial:
50,0
45,0
35,0
BASE DE CÁLCULO:
Electricidad: 69 y 94 ($/kWh)
Gas licuado: 43.230/($/ballón 45 kg
Parafina: 500 ($/l)
Leña: 15.000 – 25.000 ($/m³ estéreo)
Pellet 80 – 140 ($/kg)
30,0
20,0
25,0
15,0
10,0
5,0
et
Pe
ll
ña
Le
f in
a
Pa
ra
l ic
ua
do
Ga
s
tric
ida
d
0,0
Ele
c
US$ / MM BTU
40,0
4.- Precios combustibles
A nivel industrial:
20,0
15,0
10,0
5,0
As
err
ín
Ca
rbó
n
l6
Oi
Fu
el
ral
0,0
Ga
sn
atu
US$/MM BTU
25,0
BASE DE CÁLCULO:
Gas Natural: 20 US$/MMBtu
Fuel Oil 6: 760 US$/ton
Carbón: 130 US$/ton
Aserrín: 15.000 – 25.000 US$/ton seca
5.- Tecnologías promisorias para la Región de la Araucanía
Plantaciones
energéticas
Subproductos
Residuos
Transporte, almacenamiento, pretratamiento
Conversión
termoquímica
(Gasificación)
Conversión
física
(Estandarización)
Biocombustibles sólidos
Biocombustibles gaseosos
(Por ej. pellets)
(Metano )
Uso residencia, comercial
Uso Industrial
Conversión
bioquímica
(Fermentación aneróbica)
Biocombustibles líquidos
Uso vehicular
Generación eléctrica
5.- Tecnologías promisorias para la Región de la Araucanía
Material orgánico
Material lignocelulósico
Pretratamiento
Pretratamiento
Digestión
anaeróbica
Gasificación
Limpieza de gas
Tratamiento
de residuos
sólidos
Purificación
biogás
Biometano
Metanización
Purificación gas
crudo
Biometano
6.- Conclusiones
Exportación
17.188
Importación
4.054
20.540
Importación
Gas
Natural
74.192
58.829
53.652
Energía
eólica
6.03E-4
Generadores
Eléctricos
78.671
Energía
Hidroeléctrica
29.942
45.533
358
279
27.772
Producción
Importación
31.676
5.040
5.583
1
Carbón
34.448
80.889
Sector
Transporte
81.527
65.222
16
Biomasa
47.300
31.215
56
7.
2
4.4
39
1.535
Producción
Petróleo
crudo
116.294
116.294
Refinería
de
Petróleo
Sector
Industrial y
Minero
13.048
85.628
29.364
41
5.0
Importación
Energía perdida
184.744
24.810
14
.0 3
9
45
29.212
114.832
11.697
Pérdida
8.515
Exportación
21.303
Importación
40.825
.30
5
17.940
67.688
11
Sector
2 2 .9
Comercial
Público y
Residencial 37.123
37.123
Energía utilizada
121.116
Producción
6.- Conclusiones
•
Chile cuenta con abundante biomasa, tanto agrícola, forestal como residual,
susceptible de servir de fuente de energía. La Región de la Araucanía es
previlegiada a este respecto.
•
La biomasa forestal puede ser transformada en combustibles sólidos, líquidos y
gaseosos; los costos y rendimientos de conversión son claves para decidir la
alternativa más conveniente.
•
Dos tecnologías promisorias para la Región de la Araucanía se relacionan con la
producción de biometano, mediante el tratamiento anaeróbico de residuos
orgánicos y la conversión termoquímica de material lignocelulósico. La
combustión directa de combustibles sólidos estandarizados también es una buena
alternativa, tanto ambiental como económica.
•
El Estado, las empresas y las instituciones de investigación y desarrollo deben
trabajar integradamente, para enfrentar los desafíos energéticos del futuro. El
país necesita CON URGENCIA una visión energética de largo plazo, estrategias
coherentes con los recursos y necesidades nacionales y políticas, basadas en lo
anterior.
¡Gracias!
Alex Berg Gebert
Unidad de Desarrollo Tecnológico
Universidad de Concepción
[email protected]
Subproductos forestales y madereros
Aserrín
Corteza
600
500
400
300
200
100
l
To
ta
os
Na
tiv
Eu
ca
lip
to
0
Pin
o
m³ biomasa ssc / año
a) Subproductos industria forestal-industrial
Subproductos forestales y madereros
b) Subproductos forestales
5x106
1x106
4x106
800x103
3x106
600x103
Poda (m3/año)
Raleo (m3/año)
2x106
400x103
Cosecha (m3/año)
Total (m3/año)
1x106
200x103
0
2004
2006
2008
Año
2010
2012
2014
2004
2006
2008
2010
2012
2014
Disponibilidad de biomasa:
Pino
665.000 m³ ssc/año
Eucalipto
40.000 m³ ssc/año
Total
705.000 m³ ssc/año
Fuente: C. Bidart: “Potencialidad de Subproductos Forestales en Chile”, Primer Congreso Latinoamericano sobre
Biorrefierías, Concepción, Chile, November 21 - 22, 2007.
Subproductos forestales y madereros
c) Bosque Nativo
Área
Miles de ha
Bosque nativo
908
Bajo 800 msnm
359
Protegida (30%)
108
Potencialmente productiva
251
Disponibilidad de biomasa: 251.000 ha x 7,5 m³/ha/año = 1.882.500 m³ssc/año
Consumo leña
= 1.485.000 m³ssc/año
Disponibilidad real
=
297.000 m³ssc/año
Fuente: A. Berg y H. Grosse: Combustión de biomasa. Taller de Energías Renovables, Situación Mundial y Usos
Potenciales en el País, Universidad de Concepción, 11 – 13 de enero 2005.
Subproductos forestales y madereros
Fuente
m³ ssc/año
Subproductos industria
forestal-industrial
180.000
Subproductos forestales
705.000
Bosque nativo
297.000
Total
1.182.000
Subproductos agrícolas
180.000
160.000
140.000
120.000
100.000
80.000
60.000
40.000
20.000
0
Trigo
Avena
Cifra 2006/07 provisoria
Año
Trigo : 100.000 ha/año
Generación de paja: 5 ton/ha
_____________________________________________________________________________
Generación: 500.000 ton/año
2006/07
2005/06
2004/05
2003/04
2002/03
2001/02
2000/01
1999/00
1998/99
1997/98
1996/97
1995/96
1994/95
1993/94
1992/93
1991/92
Cebada
1990/91
Superficie (hectáreas)
Superficie de principales plantaciones agrícolas IX Región
Fuente: Odepa 2008
5. Biorrefinerías
Bio Oil
Gas de síntesis
Carbón vegetal
Pellets
ró
Pi
is
lis
Gasificación
Gases
Aceites
Pr
Celulosa
Licor negro
Pulpaje
ec
m
.
co
i
án
Azúcares C-6
Sacarificación
Trement./tall oil
Lignina
o
ic
án
Combustión
ec
m
MDF
o
.
oc
Pr
ad
r
b
sfi
e
D
Pulpa mecánica
Azúcares C-5
Madera aserrada
Tableros
Energía