Proyecto Biodiesel UNALM-ITDG

Opciones para la producción de biodiésel a pequeña escala para
autoabastecimiento energético en comunidades aisladas de la Amazonía
Javier Coello, Fernando Acosta y Jean Velásquez
Resumen
Más del 83% de familias rurales asentadas en la selva amazónica en el Perú no tiene
acceso a energía eléctrica debido a la dificultad y el elevado costo de la ampliación de la
red de distribución eléctrica en esta región. El uso sostenible de la biomasa para la
generación de energía puede contribuir decididamente a avanzar en este sentido,
especialmente en la forma de biocombustibles líquidos como el biodiesel o los aceites
vegetales. Una ventaja de esta opción es que se pueden utilizar los generadores diesel
existentes en las comunidades
Practical Action, en alianza con la Universidad Nacional Agraria La Molina (UNALM), ha
venido trabajando desde el año 2003 en el desarrollo y las pruebas de modelos
tecnológicos y diversos insumos oleaginosos amazónicos para la producción de biodiésel
a pequeña escala en zonas aisladas de la Amazonía. El objetivo de dicho trabajo ha sido
diseñar un sistema sostenible de producción y uso de biodiesel para poblaciones aisladas
de la Amazonía peruana, considerando los insumos más apropiados para este fin y
probando su desempeño como combustible para el transporte y actividades domésticas y
productivas, de manera que se pueda considerar al biodiesel como una posible solución
al problema de acceso a la energía de dichas poblaciones.
Introducción
Más del 83% de familias rurales asentadas en la selva amazónica en el Perú no tiene
acceso a energía eléctrica debido a la dificultad y el elevado costo de la ampliación de la
red de distribución eléctrica en esta región. De las casi 196 mil viviendas existentes en la
Amazonía peruana, únicamente 32 mil cuentan con servicio de electricidad (INEI 2008),
que en muchos casos es producida por generadores eléctricos que funcionan con diesel.
En las más de 164 mil viviendas restantes, sin acceso a energía eléctrica, las familias
usan velas o querosene para iluminación y pilas o baterías para el funcionamiento de
aparatos de radios y televisión. En los casos de uso de generadores eléctricos diesel, el
precio creciente de los combustibles fósiles dificulta la operación de los sistemas:
usualmente estos equipos solo funcionan pocas horas al día, o incluso solo algunos días
al año. Por otra parte, la necesidad de transportar el combustible por vía fluvial
incrementa las probabilidades de constituirse en fuente contaminante de los ríos, además
de encarecer su precio, a pesar de estar subvencionado, lo cual hace que los pobladores
no puedan depender de esta fuente de energía y solo utilizarla ocasionalmente.
Actualmente el precio del diesel en Lima esta alrededor de US$ 4.00 el galón, en la selva
en las ciudades tiene un precio aproximado de US$ 3.00 el galón porque esta subsidiado
por el gobierno. En algunas comunidades o provincias aisladas como el Purús este precio
de combustibles como la gasolina puede variar entre US$ 8.30 y US$ 20.00 el galón,
dependiendo de la disponibilidad del combustible.
Se requiere entonces investigar y promover fuentes alternativas de energía que sean de
bajo costo y que reduzcan los impactos ambientales negativos de su generación y
utilización. El uso sostenible de la biomasa para la generación de energía puede
contribuir decididamente a avanzar en este sentido, especialmente en la forma de
biocombustibles líquidos como el biodiesel o los aceites vegetales. Una ventaja de esta
opción es que se pueden utilizar los generadores diesel existentes en las comunidades.
Practical Action, en alianza con la Universidad Nacional Agraria La Molina (UNALM), ha
venido trabajando desde el año 2003 en el desarrollo y las pruebas de modelos
tecnológicos y diversos insumos oleaginosos amazónicos para la producción de biodiésel
a pequeña escala en zonas aisladas de la Amazonía. El objetivo de dicho trabajo ha sido
diseñar un sistema sostenible de producción y uso de biodiesel para poblaciones aisladas
de la Amazonía peruana, considerando los insumos más apropiados para este fin y
probando su desempeño como combustible para el transporte y actividades domésticas y
productivas, de manera que se pueda considerar al biodiesel como una posible solución
al problema de acceso a la energía de dichas poblaciones. Las principales barreras de
índole tecnológica para que este combustible pueda ser producido de manera sencilla en
las mismas localidades por lo pobladores han sido superadas.
En el 2008 se ha iniciado la fase de validación de un sistema de producción de biodiésel
en condiciones reales de campo. Esta experiencia servirá para acumular valiosa evidencia
respecto a la viabilidad técnica, económica, social y ambiental de la producción de
biodiésel a pequeña escala en zonas aisladas de la Amazonía, así como para contribuir en
el debate internacional respecto a la pertinencia de los biocombustibles o
agrocombustibles en escalas pequeñas.
Caber resaltar que la Organización de las Naciones Unidas para la Agricultura y la
Alimentación (FAO), en su documento Oportunidades y desafíos de la producción de
biocombustibles para la seguridad alimentaria y del medio ambiente en América Latina y
el Caribe presentado en su 30ª Conferencia Regional para América Latina y el Caribe de
abril del 2008, resalta que “la producción de biocombustibles líquidos también puede
ayudar a pequeños agricultores a producir su propia energía para uso en maquinaria
agrícola y generación de electricidad, especialmente cuando ellos se encuentran en zonas
aisladas”.
Investigaciones de Practical Action y la UNALM
Los primeros ensayos documentados de producción de biodiésel en el Perú se realizaron
en Practical Action en el año 2000; los mismos que se probaron éxito en motocultores de
la Facultad de Ingeniería Agrícola de la UNALM. Posteriormente, desde el año 2003, y
hasta la actualidad, estas instituciones conformaron un equipo permanente de
investigación, con sede en el Laboratorio de Energías Renovables (LER) de la UNALM
para el estudio de los posibles escenarios para la producción y uso de biodiésel a
pequeña escala en el Perú.
Además de los apoyos a iniciativas privadas y comerciales, el trabajo realizado se ha
centrado en la evaluación de dos posibles alternativas: la elaboración artesanal y a
pequeña escala en comunidades amazónicas aisladas a partir de aceites de especies
vegetales abundantes, nativas o introducidas como una posible solución al problema de
acceso a la energía de dichas comunidades; y, la producción a partir de aceites vegetales
usados en zonas urbanas para ser usado como aditivo del combustible diésel en
vehículos de transporte terrestre para reducir las emisiones de gases contaminantes y
como una alternativa para resolver la disposición final de los aceites usados. En ambos
escenarios, se ha buscado identificar las condiciones requeridas que permitan hacer
viable – técnica, económica, social, económica, legal y ambientalmente – la producción
de biodiésel a pequeña escala, incluyendo la superación de las barreras que se
identifiquen (Castro et al. 2007).
Con el apoyo del Consejo Nacional de Ciencia, Tecnología e Innovación Tecnológica
(CONCYTEC) se han llevado a cabo los siguientes proyectos: entre el 2003 y el 2005, el
primer proyecto de investigación científico-tecnológica de biodiésel en el Perú,
denominado Producción de biodiésel a pequeña escala a partir de recursos oleaginosos
amazónicos; entre el 2004 y el 2005, el estudio Diseño de un sistema sostenible de
producción y uso de biodiesel apropiado para poblaciones aisladas de la selva amazónica,
contando además con la participación de la Universidad Nacional de Ingeniería (UNI);
entre el 2005 y el 2006 se realizó la Construcción y puesta en operación de la planta
modelo de producción biodiesel; y recientemente , entre el 2006 y el 2007, se viene
desarrollando la investigación Deshidratación de etanol a pequeña escala para la
producción de biodiésel en poblaciones aisladas de la selva amazónicos.
Hasta el momento se han logrado: pruebas exitosas de producción y uso de biodiésel a
partir de aceites usados y de especies oleaginosas nativas e introducidas; desarrollo y
prueba de modelos tecnológicos de bajo costo para la producción de biodiésel a pequeña
escala; establecimiento del primer sistema regular de reciclaje de aceites usados para la
producción de biodiésel en el Perú y la construcción de la primera planta piloto de
producción de biodiésel a mediana escala con capacidad para elaborar 2 mil galones
mensuales de biodiésel. Se ha avanzado también en el diseño teórico de un sistema de
producción y uso sostenible de biodiésel apropiado para localidades aisladas de selva, y
se han culminando investigaciones orientadas a resolver el principal punto técnico crítico
que impedía al biodiésel constituirse como una fuente de energía limpia económica y
socialmente viable en zonas aisladas de la Amazonía: el acceso a etanol anhidro, ya que
el metanol, que es utilizado en la producción de biodiésel de manera mas común, es un
derivado del petróleo. No obstante, aún subsisten barreras de tipo educativo, social y/o
económico; la fase de validación de la propuesta en campo que Practical Action ha
iniciado en el 2008 se orienta a conocer y tratar de superar estas barreras subsistentes.
A continuación reseñaremos los principales avances y desarrollos del trabajo de Practical
Action y la UNALM:
Producción de biodiésel en comunidades de selva
Esquema para el procesador artesanal de biodiesel
Para este escenario se desarrolló un
modelo
tecnológico
sumamente
sencillo, de bajo costo y fabricado a
partir de materiales reciclados,
ideado
básicamente
para
la
producción artesanal a pequeña
escala.
El
equipo
consiste
básicamente en el uso de una
pequeña prensa hidráulica para la
obtención de aceite, la cual funciona
por medio de una gata hidráulica
que ejerce presión sobre un pistón
colocado en la base de una
armadura hecha de fierro. Una vez
producida la cantidad de aceite
necesario este pasa a un análisis
básico para medirle la acidez, este
Figura Nº 1: Reactor artesanal para producción de biodiésel
análisis es bascio para poder
calcular la cantidad de catalizador
que utilizaremos para la producción de biodiésel. Una vez calculada su acidez se prepara
una mezcla de alcohol (metanol o etanol anhidro) y catalizador. una vez lista esta mezcla
la transesterificación, así se llama el proceso por el cual se produce biodiésel, se realiza
en un pequeño reactor de acero inoxidable de 50 litros de capacidad equipado con un
agitador manual accionado por un sistema de manivela y engranajes (Calle et al. 2005).
El calor que se requiere se puede proporcionar por medio de briquetas fabricadas con la
torta resultante de la extracción de aceite en la misma prensa. Una vez terminado el
tiempo que se necesita para la reacción, se deja decantar la mezcla por algunas horas,
una vez transcurrido el tiempo por la base del reactor se saca primero la glicerina, que
ha decantado, y después se extrae el biodiésel, el cual tiene que ser purificado para
eliminar las trazas de glicerina, aceite y ácidos grasos que puedan quedar sin reaccionar.
Una vez que el biodiésel esta limpio se procede a filtrarlo y puede ser utilizado en
cualquier motor de ciclo diesel.
Sistema de reaprovechamiento de aceites usados de la UNALM: Biodiésel Bus
Uno de los primeros resultados tangibles de las investigaciones realizadas por Practical
Action y la UNALM ha sido la implementación de un sistema piloto de producción y uso de
biodiésel en el campus de la propia universidad, reaprovechando los aceites usados que
desecha el comedor universitario para abastecer uno de los buses de transporte regular de
alumnos con una mezcla de 20% de biodiésel y 80% de diesel convencional (mezcla
denominada B20). Este sistema incluye la recolección del aceite, su purificación y
transformación en biodiésel y la alimentación de un bus de la flota universitaria, mediante
un surtidor especial instalado en el área de Servicios Generales de la UNALM. cuando
empezamos el proyecto en el año 2003, el precio del galón de diesel era de
aproximadamente US$ 2.50 y el costo de producción del biodiésel en la UNALM era de
alrededor US$ 1.33 el galón este no considera el precio del aceite usado para su
elaboración, ya que se obtiene de forma gratuita en el comedor. En la actualidad el precio
del biodiésel en la UNALM esta alrededor de US$ 2.30 el galón, esto debido al aumento del
precio del metanol.
Aceite usado del comedor
Mezcla y carga del biodiésel
Producción de biodiésel
Figura Nº 2: Sistema de reaprovechamiento de aceites usados de la UNALM: Biodiésel Bus
El proceso de transesterificación se
realiza en un reactor piloto diseñado y
construido por el equipo técnico del
proyecto, con una capacidad de 50 litros
por lote (Acosta et al. 2008) consta de
un tanque elevado de 15 litros de
capacidad para la producción del
metóxido, el cual fluye por gravedad
hacia el tanque principal, donde se
mezcla con el aceite para producir el
biodiésel. Este reactor requiere de
suministro de energía eléctrica para
alimentar los motores y la resistencia
Figura Nº 3: Reactor para la producción de biodiesel
eléctrica, y de agua como refrigerante para permitir la condensación y recuperación del
metanol luego de destilarlo. Estos suministros pueden ser utilizados tanto en ámbitos
urbanos como en industrias productoras de aceite (Calle et al. 2005). La calidad del
combustible producido en este reactor ha sido analizada y probada en diferentes motores
y vehículos, y ha permitido la realización de varias tesis sobre evaluación del uso de
biodiésel de diferentes materia primas, como aceites usados, aceites refinados y aceite
de palma.
Planta piloto de producción de biodiésel a pequeña escala
Con la finalidad de contar con una planta con alto potencial de réplica y que sirva de
modelo la difusión y transferencia de la tecnología de producción de biodiésel al sector
público, privado y académico, en febrero del 2006 se puso en marcha una planta piloto
de producción de biodiésel con una capacidad de 200 l/lote. Esta planta, desarrollada con
tecnología básicamente local, cuenta con un tanque de preparación de metóxido, un
reactor principal para la transesterificación, un sistema de purificación del biodiésel
mediante lavado con agua por aspersión y un secador eléctrico (Coello et al. 2006).
Figura Nº 4: Planta piloto de producción de biodiésel en la UNALM
Deshidratación de etanol a pequeña escala para la producción de biodiésel
La transesterificación, el proceso químico más utilizado para producir biodiésel, requiere
de un 20% de alcohol; usualmente se emplea metanol. En zonas aisladas, sin embargo,
es muy difícil, costoso y riesgoso conseguir y transportar metanol; pero hay posibilidades
de obtener etanol, principalmente a partir del cultivo de la caña. El problema radica en
que el etanol que se requiere para la producción de biodiésel debe tener un grado de
pureza mayor a 99.5ºGL. Alcanzar este grado es complicado debido a la azeotropía que
tiene el agua con el alcohol a partir de los 96°GL. Normalmente se suele conseguir a
través de procesos a escala industrial con equipos e infraestructura costosa. En el trabajo
de investigación realizado se han utilizado como tamices moleculares diversos tipos de
adsorbentes, desde coronta de choclo hasta una serie de sustancias químicas. Después
de varios meses de investigación se ha logrado obtener etanol al 99.5ºGL, con el cual se
han obtenido rendimientos superiores al 80% en la producción de biodiésel.
Fase de validación de un sistema de producción de biodiésel en condiciones
reales de campo
En el 2008 Practical Action ha iniciado la prueba del primer sistema piloto de producción
a pequeña escala de biodiésel en zonas aisladas de selva. El objetivo de esta fase es
probar la pertinencia y viabilidad de la idea de promover la producción y uso del biodiésel
como fuente de energía limpia económica y socialmente viable para comunidades
aisladas de nuestra Amazonía.
Para ello se implementará un sistema de producción de biodiésel en la Asociación
Agropecuaria Nuevo Tiwinsa de pequeños productores de palma en la región Ucayali, en
la Amazonía peruana, con fines de autoabastecimiento energético para generación
eléctrica y transporte. Se diseñará y establecerá participativamente un modelo de gestión
adecuado para la operación y mantenimiento del sistema implementado y para la
distribución y eventual comercialización del biodiésel a producirse. Asimismo se evaluará
la viabilidad técnica, económica, social y ambiental de la experiencia implementada de
producción de biodiésel a pequeña escala para generación eléctrica y uso en transporte.
Finalmente se buscará difundir los alcances, posibilidades y limitaciones del biodiésel
como alternativa para el autoabastecimiento energético en la Amazonía, principalmente
con fines de generación eléctrica y uso en transporte.
Referencias
Acosta, F., Castro, P., Cortijo, E., 2008. Manual de construcción y uso de reactor para
producción de biodiésel a pequeña escala. Practical Action. Lima.
Calle, J., Coello, J., Castro, P., 2005. Opciones para la producción de biodiésel en el Perú.
Mosaico Científico, Volumen 2, Número 2: 70-77. Lima.
Castro, P., Coello, J., Castillo, L., 2007. Opciones para la producción y uso del biodiésel
en el Perú. Soluciones Prácticas-ITDG. Lima.
Coello, J., Castillo, L., Castro, P., Calle, J., Sevilla, S., Acosta, F., Sologuren, G., Canturín,
A., Vidal, C., 2006. Evaluación de opciones para la producción de biodiésel a pequeña
escala en el Perú. Ponencia presentada en: II Seminario Internacional en Biocombustibles
y Combustibles Alternativos. Universidad Nacional de Colombia (UNC). 9 al 11 de agosto
del 2006. Bogotá.
INEI, 2008. Perfil Sociodemográfico del Perú. Instituto Nacional de Estadística e
Informática (INEI) & Fondo de Población de las Naciones Unidas (UNFPA). Lima.
Autores

Javier Coello: ingeniero agrícola por la Universidad Nacional Agraria La Molina, con
estudios de maestría en energías renovables en la Universidad Internacional de
Andalucía, actualmente se desempeña como gerente del Programa de Acceso a
Servicios de la Oficina Regional para América Latina de Practical Action. E-mail:
[email protected].

Fernando Acosta: bachiller en ingeniería de recursos naturales y energías renovables
por la Universidad Alas Peruanas, con estudios de maestría en ciencias ambientales
en la Universidad Nacional Agraria La Molina, actualmente se desempeña como
Coordinador de la Unidad de Bioenergía del Programa de Acceso a Servicios de la
Oficina Regional para América Latina de Practical Action. E-mail: [email protected].

Jean Velásquez: ingeniero químico por la Universidad Nacional San Cristóbal de
Huamanga, con estudios de maestría en ciencias ambientales en la Universidad
Nacional Agraria La Molina, actualmente forma parte del equipo técnico de la Unidad
de Bioenergía del Programa de Acceso a Servicios de la Oficina Regional para América
Latina de Practical Action. E-mail: [email protected].