CORPORACION PARA EL DESARROLLO INDUSTRIAL DE LA BIOTECNOLOGIA Y PRODUCCION LIMPIA CORPODIB 6. ANÁLISIS DEL POTENCIAL DE FINANCIAMIENTO DE PROYECTOS ASOCIADOS A LOS RESULTADOS DEL PROGRAMA DE BIODIESEL POR PARTE DEL MECANISMO DE DESARROLLO LIMPIO DEL PROTOCOLO DE KYOTO 6. 1 GASES DE EFECTO DE INVERNADERO La Tierra se calienta gracias a la energía del sol. Cuando esta energía llega a la atmósfera, una parte es reflejada de nuevo al espacio, otra pequeña parte es absorbida, y la restante llega a la tierra y calienta su superficie. Pero cuando la tierra refleja a su vez la energía hacia la atmósfera, ocurre algo diferente. En lugar de atravesarla y llegar al espacio, los gases de la atmósfera absorben una gran parte de esta energía. Esto contribuye a mantener caliente el planeta. De esta manera, la atmósfera deja que la radiación solar la atraviese para calentar la tierra, pero no deja salir la radiación que la tierra irradia hacia el espacio. En un invernadero ocurre lo mismo, salvo que en el invernadero se utiliza cristal, en vez de gases, para retener el calor. Por eso se conoce este fenómeno como Efecto Invernadero. Los gases de efecto invernadero de la atmósfera cumplen la función de mantener la temperatura media adecuada para la tierra, a pesar de que las temperaturas varíen mucho de un lugar a otro. Cuando se produce un incremento en la concentración de estos gases, se aumenta la retención de energía calórica, y en consecuencia se produce una elevación en la temperatura media del planeta, con efectos muy importantes en el clima. 300 Avenida 15 No. 106 - 50 Oficina 401.Bogota, Colombia Teléfax :+57-1- 6293421/ 6293185 E.mail : [email protected] - www.corpodib.com CORPORACION PARA EL DESARROLLO INDUSTRIAL DE LA BIOTECNOLOGIA Y PRODUCCION LIMPIA CORPODIB Radiación Algo de la radiación infrarroja es absorbida y re-emitida por las moléculas de los gases de efecto de invernadero (CO2, CO, CH4, etc..). El efecto directo es el calentamiento de la superficie de la tierra y la troposfera Parte de la radiación es absorbida por la tierra calentándola y causando la emisión de radiación de onda larga (infrarrojo) que es retornada a la atmósfera. Fuente : EPA.USA Figura 6. 1 Efecto de gases de invernadero. Sin los gases de invernadero como el dióxido de carbono (CO2) y el metano (CH4), que crea un efecto invernadero natural, la vida sobre este planeta, como la conocemos, no existiría. Pero la actividad humana está añadiendo un exceso de gases de invernadero a la atmósfera al quemar combustibles como el petróleo, el carbón y el gas, que contienen carbono proveniente de reservas fósiles trasladándose grandes depósitos subterráneos, petróleo y gas a las capas superiores de la atmósfera. 301 Avenida 15 No. 106 - 50 Oficina 401.Bogota, Colombia Teléfax :+57-1- 6293421/ 6293185 E.mail : [email protected] - www.corpodib.com CORPORACION PARA EL DESARROLLO INDUSTRIAL DE LA BIOTECNOLOGIA Y PRODUCCION LIMPIA CORPODIB Los principales gases de efecto de invernadero son el vapor de agua, el dióxido de carbono (CO2), el metano (CH4), el oxido nitroso (N2O), el ozono troposférico (O3) y los clorofluorocarbonados (CFC), estos últimos de origen netamente antropogénico (generados por el hombre). El más importante de estos gases por su efecto radioactivo es el vapor de agua el cual esta sufriendo cambios significativos en su distribución y concentración como consecuencia de la actividad humana. En orden de importancia le sigue el dióxido de carbono, los CFCs, el metano, el ozono troposférico y oxido nitroso. De los gases de efecto de invernadero emitidos por la actividad humana, el CO2 tiene particular importancia, debido a su contribución al calentamiento global es de aproximadamente 55%, comparado con el 17% del CFCs y el 15% del metano. Por esta razón se presta gran atención a las concentraciones de gases de efecto de invernadero, pero principalmente a las de dióxido de carbono. En la tabla 6.1 se pueden observar los principales gases de efecto de invernadero. 6.2 ASPECTOS GENERALES DEL PROTOCOLO DE KYOTO y MECANISMO DE DESARROLLO LIMPIO – MDL En la Convención Marco de las Naciones Unidas sobre Cambio Climático en 1992, se determinó estabilizar las concentraciones de gases efecto invernadero (GEI) en niveles que no representen una amenaza para el sistema climático mundial. De esta forma el Protocolo de Kyoto en 1997 impuso compromisos cuantificables de reducción de emisiones para los países desarrollados en el que se conoce como el primer período de compromiso entre el 2008 y el 2012, para llegar a un nivel del 5.2% por debajo de las emisiones de 1990. El Anexo B del protocolo contiene el listado de países y sus compromisos de reducción. (Estos países también son conocidos como países del Anexo I). 302 Avenida 15 No. 106 - 50 Oficina 401.Bogota, Colombia Teléfax :+57-1- 6293421/ 6293185 E.mail : [email protected] - www.corpodib.com CORPORACION PARA EL DESARROLLO INDUSTRIAL DE LA BIOTECNOLOGIA Y PRODUCCION LIMPIA CORPODIB Tabla 6. 1 Principales gases de efecto de invernadero. GAS DE INVERNADERO FÓRMULA QUÍMICA TIEMPO DE VIDA EN LA ATMÓSFERA (AÑOS) FUENTE ANTROPOGÉNICA* Dióxido de carbono CO2 Variable Combustión de combustibles fósiles, uso de la tierra, producción de cemento. Metano CH4 12 +/- 3 Combustibles fósiles, rellenos sanitarios. Oxido de nitrógeno N2O 120 Procesos industriales para la producción de fertilizantes, combustión. Formula química Tiempo de vida en la atmósfera (Años) Fuente antropogénica* CFC-12 CCl2F2 102 Refrigerantes, fabricación de espumas. HCFC-22 CHClF2 12 Refrigerantes líquidos Perflurometano CF4 50,000 Producción de aluminio. Hexafluroro de azufre SF6 3,200 Fluídos dieléctricos. Gas de invernadero Fuente: IPCC. Cambio Climático 1996. El Protocolo contempla tres tipos de mecanismos de flexibilidad que permiten a los países del Anexo I cumplir con sus compromisos de reducción de GEI: • Intercambio de Emisiones: Consiste en el intercambio de emisiones asignadas entre países que se han comprometido con reducciones (Anexo I). • Implementación Conjunta (Joint Implementation – JI-): Permite que un país del Anexo I desarrolle un proyecto de reducción de emisiones en otro país perteneciente al Anexo I. 303 Avenida 15 No. 106 - 50 Oficina 401.Bogota, Colombia Teléfax :+57-1- 6293421/ 6293185 E.mail : [email protected] - www.corpodib.com CORPORACION PARA EL DESARROLLO INDUSTRIAL DE LA BIOTECNOLOGIA Y PRODUCCION LIMPIA CORPODIB • Mecanismo de Desarrollo Limpio (MDL): Permite que un país del Anexo I desarrolle un proyecto de reducción de emisiones en un país que no pertenece al Anexo I, como Colombia. El mecanismo de Desarrollo Limpio fortalece el desarrollo sostenible de los países del Anexo I a través del desarrollo de proyectos y transferencia de tecnología con países que no pertenezcan al Anexo I. El protocolo de Kyoto en la convención marco de las Naciones Unidas sobre cambio climático (UNFCCC) creó la posibilidad de cooperación entre países del Norte y del Sur para la mitigación del cambio climático por medio de proyectos de desarrollados en forma conjunta. El Mecanismo de Desarrollo Limpio (MDL), descrito en el Articulo 12 del protocolo, permite que países industrializados compren “Certificados de Reducción de Emisiones” (CERs) de proyectos en países en desarrollo que mitiguen el cambio climático. EL MDL sigue el concepto de la Implementación Conjunta (JI), de tal forma que los inversionistas intercambian capital y tecnología para la reducción de emisiones a través de proyectos desarrollados en países en desarrollo. Dentro de los aspectos básicos que deben contener los proyectos que se presenten al Mecanismo de Desarrollo Limpio (MDL) se tienen: • Línea base. Se denomina línea base a las emisiones de gases contaminantes bajo las condiciones actuales de operación del proceso industrial sin la implementación de la alternativa de reducción de emisiones. • Sistema de fronteras y requerimiento energético del sistema. Corresponde a las fronteras que se especifican para cada una de las áreas de emisión del proceso industrial y los requerimientos de combustible, energía eléctrica y vapor del sistema. 304 Avenida 15 No. 106 - 50 Oficina 401.Bogota, Colombia Teléfax :+57-1- 6293421/ 6293185 E.mail : [email protected] - www.corpodib.com CORPORACION PARA EL DESARROLLO INDUSTRIAL DE LA BIOTECNOLOGIA Y PRODUCCION LIMPIA CORPODIB • Balance neto de emisiones de CO2. En este balance se tienen en cuenta las emisiones de CO2 en las etapas de extracción del aceite, y producción del biodiesel así como la captura de CO2 por parte de las plantas de palma. • Valor de la implementación de la tecnología empleada. Se valoran los costos directos e indirectos correspondientes a la implementación de la tecnología de reducción de emisiones a la atmósfera. 6.3 CICLO DE PRODUCCIÓN Y LÍNEA BASE DE EMISIÓN DEL DIESEL Para calcular el beneficio neto de emisiones del biodiesel, partimos del establecimiento de la línea base. 6.3.1 Requerimiento energético en la producción del diesel Dentro de las etapas a considerar en el ciclo de vida del diesel1 se tienen: • Extracción del aceite crudo del suelo • Transporte de aceite crudo a la refinería • Refinación del aceite crudo a diesel • Transporte del diesel a su fuente de uso • Uso del combustible diesel en el motor El diesel del petróleo usa aproximadamente 0.64 MJ de energía fósil para producir 1 MJ de energía de producto combustible, de los cuales la mayor demanda de energía se presenta en la extracción del crudo del suelo. 1 Ciclo de vida del Diesel: Contempla las etapas desde la extracción del crudo para la producción del Diesel hasta su quema en el motor. 305 Avenida 15 No. 106 - 50 Oficina 401.Bogota, Colombia Teléfax :+57-1- 6293421/ 6293185 E.mail : [email protected] - www.corpodib.com CORPORACION PARA EL DESARROLLO INDUSTRIAL DE LA BIOTECNOLOGIA Y PRODUCCION LIMPIA CORPODIB Tabla 6. 2 Requerimientos primarios de energía fósil para el ciclo de vida del diesel del petróleo. ETAPA ENERGÍA PRIMARIA (MJ REQUERIDA/MJ DE COMBUSTIBLE PRODUCIDO) PORCENTAJE %2 Producción del crudo 0.0584 29 % Transporte de crudo 0.0164 8% Refinación del crudo 0.1198 60% Transporte del diesel 0.0063 3% TOTAL 0.20 100 % Fuente: Life Cycle Inventory of Biodiesel and Petroleum Diesel NRL. U.S.A . May.1998. En la siguiente figura se puede observar los datos reportados para los consumos de energía en cada una de las etapas de producción del diesel. Requerimiento de Energía Fósil (MJ de energía requerida/MJ de energía del diesel producido) 0,12 0,1 0,08 (MJ requeridos/MJ 0,06 de diesel producido) 0,04 0,02 0 Extracción del crudo Transporte de crudo Refinación del crudo Transporte del Diesel Fuente: Life Cycle Inventory of Biodiesel and Petroleum Diesel NRL. U.S.A . May.1998. Grafica 6. 1 Requerimiento de energía fósil en las etapas del ciclo de vida del diesel del petróleo. 2 Estos porcentajes se obtienen con la base del total de energía requeria por combustible producido Ej:.57/.64x100 = 89% 306 Avenida 15 No. 106 - 50 Oficina 401.Bogota, Colombia Teléfax :+57-1- 6293421/ 6293185 E.mail : [email protected] - www.corpodib.com CORPORACION PARA EL DESARROLLO INDUSTRIAL DE LA BIOTECNOLOGIA Y PRODUCCION LIMPIA CORPODIB 6.3.2 Línea base de emisión del diesel en Colombia En el cálculo de la línea base de emisión se efectúa en primera instancia un estimativo promedio del crecimiento del consumo del combustible diesel en los próximos años en Colombia. Para evaluar el comportamiento de la demanda del diesel se analizaron datos de ECOPETROL en los últimos años. Tabla 6. 3 Demanda de combustibles. AÑO DIESEL (BPDC) 1979 23,000 1980 24,927 1981 25,551 1982 26,719 1983 27,727 1984 28,512 1985 30,161 1986 29,498 1987 32,205 1988 33,800 1989 35,733 1990 36,400 1991 37,400 1992 42,300 1993 46,100 1994 50,400 1995 51,756 1996 58,151 1997 60,308 1998 60,206 1999 58,106 Fuente: ECOPETROL. 307 Avenida 15 No. 106 - 50 Oficina 401.Bogota, Colombia Teléfax :+57-1- 6293421/ 6293185 E.mail : [email protected] - www.corpodib.com CORPORACION PARA EL DESARROLLO INDUSTRIAL DE LA BIOTECNOLOGIA Y PRODUCCION LIMPIA CORPODIB 6.3.2.1 Proyección de la demanda del Aceite Diesel La proyección de la demanda del aceite diesel, tiene como base un crecimiento interanual del 2.5% del valor del año 2000 ( Valor suministrado por ECOPETROL como estimativo de crecimiento de la demanda de diesel en el país). Este valor se considera conservador ya que el crecimiento histórico en promedio se sitúa muy cercano al 3%; sin embargo, las condiciones de la economía y la incertidumbre en una recuperación a corto plazo, aconsejan una proyección de crecimiento moderada. Tabla 6. 4Proyección de la demanda de combustibles. AÑO DIESEL 2000 59,559 2001 61,048 2002 62,574 2003 64,138 2004 65,742 2005 67,385 Año Diesel 2006 69,070 2007 70,797 2008 72,566 2009 74,381 2010 76,240 2011 78,146 2012 80,100 2013 82,102 2014 84,155 2015 86,259 Fuente : CORPODIB. 308 Avenida 15 No. 106 - 50 Oficina 401.Bogota, Colombia Teléfax :+57-1- 6293421/ 6293185 E.mail : [email protected] - www.corpodib.com CORPORACION PARA EL DESARROLLO INDUSTRIAL DE LA BIOTECNOLOGIA Y PRODUCCION LIMPIA CORPODIB 6.3.3 Cálculo de la emisión de CO2 En el análisis de emisión de CO2 se contemplaron las emisiones generadas en las diferentes etapas de producción del diesel como son: • Extracción del crudo. • Transporte del crudo. • Refinación. • Transporte del diesel. • Combustión del diesel por el parque automotor. CICLO PRODUCCION DE DIESEL CO2 CO2 CO2 CO2 CO2 Extracción del petróleo Transporte del crudo Planta de refinación Transporte del diesel Distribución del diesel Consumo final del diesel Fuente: CORPODIB Figura 6. 2 Proceso de producción del diesel y emisión de CO2. 309 Avenida 15 No. 106 - 50 Oficina 401.Bogota, Colombia Teléfax :+57-1- 6293421/ 6293185 E.mail : [email protected] - www.corpodib.com CORPORACION PARA EL DESARROLLO INDUSTRIAL DE LA BIOTECNOLOGIA Y PRODUCCION LIMPIA CORPODIB 6.3.4. Metodología Dentro de las variables contempladas en el cálculo de la línea base se tienen: • Requerimiento energético en el proceso de producción del diesel. • Tipo de combustible empleado en el proceso de producción. • Poder calorífico de los combustibles . • Demanda estimada del diesel. • Dependiendo del tipo de combustible se obtiene el factor de consumo de combustible3. • Fracción de carbón oxidado que pasa a CO21. • Determinar la proyección estimada de generación de CO2 para el período 2002 - 2012 respecto de los escenarios propuestos. 45.000.000 40.000.000 35.000.000 30.000.000 25.000.000 20.000.000 15.000.000 10.000.000 5.000.000 0 2. 00 8 2. 00 9 2. 01 0 2. 01 1 2. 01 2 2. 01 3 2. 01 4 2. 01 5 2. 01 6 2. 01 7 2. 01 8 2. 01 9 2. 02 0 2. 02 1 Ton CO2 Ton CO2 Total ciclo Diesel/año (linea base) Año Fuente: CORPODIB Grafica 6. 2 Línea base de emisión del diesel – Ton CO2 / año. 3 Intergovernmental Panel on Climate Change - IPCC- 1994 310 Avenida 15 No. 106 - 50 Oficina 401.Bogota, Colombia Teléfax :+57-1- 6293421/ 6293185 E.mail : [email protected] - www.corpodib.com CORPORACION PARA EL DESARROLLO INDUSTRIAL DE LA BIOTECNOLOGIA Y PRODUCCION LIMPIA CORPODIB 6.4 EMISIONES EN EL CICLO DE PRODUCCIÓN DEL BIODIESEL 6.4.1 Ciclo de vida del biodiesel y consumo de energía Dentro de las etapas a considerar en el ciclo de vida de la producción de biodiesel se tienen: • Cultivo de palma de aceite. • Transporte de la palma a los equipos de molienda. • Extracción del aceite de palma. • Conversión del aceite de palma a biodiesel. • Transporte del biodiesel al punto de distribución. • Uso del biodiesel en un motor diesel. De las etapas anteriormente citadas las más intensivas en consumo de energía se presentan en el proceso de cultivo de la palma de aceite, la extracción del aceite de palma y el procesamiento del aceite para la producción de biodiesel. En estas tres etapas se consume aproximadamente el 98.8% de la energía total del ciclo de producción del biodiesel. 6.4.2 Emisión de CO2 usando como combustible biodiesel En las emisiónes de CO2 en el proceso de producción de biodiesel por la transesterificación del aceite de palma se deben considerar: el cultivo de la materia prima, la extracción del aceite, la transesterificación del aceite para la producción del biodiesel y la combustión como mezcla en el parque automotor. 311 Avenida 15 No. 106 - 50 Oficina 401.Bogota, Colombia Teléfax :+57-1- 6293421/ 6293185 E.mail : [email protected] - www.corpodib.com CORPORACION PARA EL DESARROLLO INDUSTRIAL DE LA BIOTECNOLOGIA Y PRODUCCION LIMPIA CORPODIB CO2 Emitido en la producción del fertilizante Producción de fertilizantes CO2 Proceso de fotosíntesis Cultivo de palma de aceite CO2 Planta de extracción de aceite CO2 Planta de biodiesel CO2 Por combustión de la mezcla B20 Combustión de la mezcla biodiesel – diesel (B20) Figura 6. 3 Diagrama de las etapas más relevantes de emisión de CO2 involucradas en la producción de biodiesel a partir del aceite de palma africana. La biomasa juega un único role en la dinámica del flujo de carbón en nuestra biosfera. El carbón (CO2) se cicla biológicamente cuando las plantas tales como los cultivos de palma convierten el CO2 de la atmósfera en componentes que se basan fundamentalmente en carbón a través de la fotosíntesis. Los combustibles derivados de la biomasa reducen la emisión neta de carbón a través de dos vías. En primera instancia los biocombustibles participan en el ciclo disminuyendo las emisiones de la combustión del combustible a la atmósfera atrapando el CO2 de la atmósfera vía fotosíntesis. Segundo, los biocombustibles desplazan combustibles fósiles. El combustible fósil libera carbón que muy difícilmente se remueve de la atmósfera, y la combustión de los biocombustibles participan en procesos que permiten al CO2 ser rápidamente retornado como biomasa disminuyendo así la cantidad de CO2. 312 Avenida 15 No. 106 - 50 Oficina 401.Bogota, Colombia Teléfax :+57-1- 6293421/ 6293185 E.mail : [email protected] - www.corpodib.com CORPORACION PARA EL DESARROLLO INDUSTRIAL DE LA BIOTECNOLOGIA Y PRODUCCION LIMPIA CORPODIB 6.4.3 Emisiones asociadas con la producción de los fertilizantes usados en el cultivo de la palma En las plantaciones de palma de aceite, como en muchos cultivos, se utilizan varios sistemas para calcular las dosis de fertilizantes a aplicar, que van desde el cálculo puramente subjetivo, hasta métodos más complejos que permiten dar mayor claridad respecto de las necesidades nutricionales de los cultivos, en las condiciones específicas de cada plantación. En la siguiente tabla se puede observar el fertilizante (NPK) necesario para el cultivo de palma africana, con un análisis foliar de : N = 2.63 ; P= 0.16 ; K=0.96; para las aproximadamente 69,000 hectáreas de palma africana necesarias para la producción de las 300,000 ton/año de biodiesel, Tabla 6. 5 Requerimiento de fertilizante. FERTILIZANTE FERTILIZANTE – TONELADAS N 5,018 P 2O 5 1,490 K 2O 7,935 Fuente: INDUPALMA La quema del combustible necesario para la produccion del fertilizante requerido por las hectareas para el cultivo de palma es de 39,851 Ton CO2 /año. 6.4.3.1 Captura de CO2 por las plantas de palma africana La fotosíntesis es el proceso biológico más importante que ocurre sobre la tierra, mediante el cual las plantas y algas convierten la energía solar en compuestos de carbono ricos en energía. El carbono y el oxígeno, que son los principales 313 Avenida 15 No. 106 - 50 Oficina 401.Bogota, Colombia Teléfax :+57-1- 6293421/ 6293185 E.mail : [email protected] - www.corpodib.com CORPORACION PARA EL DESARROLLO INDUSTRIAL DE LA BIOTECNOLOGIA Y PRODUCCION LIMPIA CORPODIB constituyentes del organismo vegetal (90% de la biomasa total), no los obtiene la planta del suelo, sino del aire, por medio de la actividad fotosintética. El hidrógeno proveniente del agua del suelo representa el 6% de la biomasa, mientras que el 4% restante corresponde a los nutrimientos retirados del suelo4. Las plantas han sido clasificadas como C3 y C4 según el mecanismo de fijación de CO2 presente. En las C3 a las que pertenece la palma de aceite, el primer producto estable formado por la fotosíntesis es el ácido 3- fosfoglicérico, un compuesto de tres átomos de carbono, mientras que en las C4 es uno de cuatro carbonos (malato o aspartato). Las hojas iluminadas de las C3 representan el fenómeno de la fotorespiración, que es la liberación de CO2 por los órganos fotosintetizadores iluminados, implicando la perdida de carbono y energía que puede presentar una pérdida extra de materia seca del orden de 25 a 50%, lo que es menos eficiente en términos de fotosíntesis que las especies tropicales como el maíz, la caña de azúcar o el sorgo, que presentan la vía metabólica C4. El oxigeno y el agua se generan como subproductos y son liberados a la atmósfera. Las plantas usan la glucosa en combinación con los nutrientes absorbidos del suelo, para crecer y desarrollarse. La siguiente ecuación describe el proceso en términos de un balance químico. 6CO2 + 12 H2O C6H12O6 + 6O2 + 6H2O Para el cálculo de las hectáreas cultivadas en palma, se consideró un ambiente político, económico, financiero y social atractivo para el crecimiento del sector según la denominada “ visión 2020” estimada por el sector de palma en el país. Según este escenario la superficie en producción crecería a una tasa anual del 4 ALVIN. P. 1972. Desafío agrícola da Región Amazónica. Ciencia y Cultura. Brasil. 314 Avenida 15 No. 106 - 50 Oficina 401.Bogota, Colombia Teléfax :+57-1- 6293421/ 6293185 E.mail : [email protected] - www.corpodib.com CORPORACION PARA EL DESARROLLO INDUSTRIAL DE LA BIOTECNOLOGIA Y PRODUCCION LIMPIA CORPODIB 8%, similar a como lo ha venido haciendo en los últimos años. Esta proyección se puede observar en la siguiente tabla: Tabla 6. 6 Proyección de la producción de palma africana en Colombia. Año Área en producción Año (Ha) Área en producción (Ha) 2001 150,900 2011 316,300 2002 162,200 2012 341,400 2003 174,300 2013 368,600 2004 187,500 2014 398,100 2005 201,800 2015 430,100 2006 217,300 2016 464,900 2007 234,000 2017 502,500 2008 252,200 2018 543,500 2009 271,900 2019 587,900 2010 293,200 2020 636,100 Fuente: Corpodib.(ver capitulo 4. “Plan Agrícola”). 6.4.4 Toneladas de CO2 emitidas en el proceso de extracción de aceite de palma La planta de extracción es autosuficiente energéticamente puesto que utiliza los subproductos obtenidos en el proceso de extracción del aceite, como fuente alterna de combustible. Del balance de materiales de una planta extractora se puede tener los siguientes subproductos por cada 100 kg de racimos: 315 Avenida 15 No. 106 - 50 Oficina 401.Bogota, Colombia Teléfax :+57-1- 6293421/ 6293185 E.mail : [email protected] - www.corpodib.com CORPORACION PARA EL DESARROLLO INDUSTRIAL DE LA BIOTECNOLOGIA Y PRODUCCION LIMPIA CORPODIB Raquis o Tusas = 24 Kg (húmedos) = 9 Kg (secas) Fibra Seca = 8 Kg (material tenera) = 4 Kg (material dura) Cáscaras secas = 9 Kg (material tenera) = 31 Kg (material dura) Estos combustibles son usados básicamente en la generación de vapor que posteriormente será usado por los diferentes equipos de proceso así como en la generación de electricidad. El consumo de vapor de proceso se efectúa básicamente en: esterilizadores (el mayor consumo), digestores, calentadores de agua, clarificación y palmisteria. La quema del combustible requerido para la produccion de aceite necesario en la planta de biodiesel genera 832,916 Ton CO2 /año. Puesto que la mayoría de los combustibles usados en la planta son de tipo renovable por venir de material orgánico, el CO2 generado a partir de su combustion, es nuevamente capturado por las plantas de palma en su proceso de fotosíntesis. De tal forma que se obtiene una reducción neta de CO2 en la atmósfera debido a la transformación del CO2 en materia orgánica que es retornada al suelo incrementando la fertilidad y la reducción de la erosión. 6.4.5 Emisión de CO2 en la producción de biodiesel La producción de biodiesel se efectúa por la transesterificación del aceite de palma para producir un éster (biodiesel) y glicerina. En el proceso de transesterificación el aceite graso producido en la planta extractora es conducido a un paso de refinación para remover gomas y demás 316 Avenida 15 No. 106 - 50 Oficina 401.Bogota, Colombia Teléfax :+57-1- 6293421/ 6293185 E.mail : [email protected] - www.corpodib.com CORPORACION PARA EL DESARROLLO INDUSTRIAL DE LA BIOTECNOLOGIA Y PRODUCCION LIMPIA CORPODIB compuestos que disminuyen la eficiencia de la producción de biodiesel. El jabón generado en este paso se remueve por lavado del aceite con agua caliente. Esta agua de lavado es enviada a un sistema de tratamiento. Antes de enviar el aceite al reactor de transesterificación, se seca el aceite para así remover el agua, la cual puede disminuir el rendimiento de conversión en el reactor. Posteriormente se adiciona soda cáustica KOH y etanol. La reacción produce etil éster (biodiesel) y glicerina. El alcohol que no reacciona se remueve y es recirculado nuevamente al reactor. Dentro de las etapas de mayor intensidad en el consumo de energía en la planta de producción de biodiesel se tienen: • Tratamiento del aceite vegetal (neutralización). • Producción de etil éster (transesterificación). • Purificación del estil éster. • Recuperación de la glicerina. • Recuperación del alcohol. 6.4.5.1 Requerimiento energético del proceso La planta de biodiesel para una producción de 300,000 Ton de biodiesel/año requiere 207,143 ton/año de vapor (vapor típico de proceso de 0.10E7 N/mt2 y un calor latente de vaporización de 475 Kcal/kg), para sus requerimientos de proceso. 6.4.5.2 Emisión de CO2 Puesto que la planta de biodiesel es autosuficiente energéticamente, no necesita del uso de combustibles fósiles no renovables. El combustible que usa básicamente es gas metano proveniente del tratamiento anaerobio de los residuos generados en el proceso de producción de biodiesel. 317 Avenida 15 No. 106 - 50 Oficina 401.Bogota, Colombia Teléfax :+57-1- 6293421/ 6293185 E.mail : [email protected] - www.corpodib.com CORPORACION PARA EL DESARROLLO INDUSTRIAL DE LA BIOTECNOLOGIA Y PRODUCCION LIMPIA CORPODIB Debido a que el combustible metano utilizado proviene de materia orgánica renovable, el CO2 generado en la planta retornará nuevamente a las plantas de palma africana, cerrando así el ciclo de emisión, no generándose de esta forma una emisión neta de CO2 a la atmósfera. 6.4.5.3 Emisión de CO2 por la combustión de la mezcla biodiesel - diesel El carbón que se quema en la mezcla de biodiesel es carbón derivado de la biomasa. El etanol usado en la reacción de transesterificación proviene de una fuente renovable de energía. De tal forma que la cantidad de CO2 que no hace parte del ciclo de biomasa es aquella perteneciente al combustible fósil que hace parte de la mezcla. Estudios realizados al respecto de la reducción de emisión de CO2 usando mezclas de biodiesel, han revelado que el biodiesel emite hasta aproximadamente un 5% más de CO2 que el diesel del petróleo. Este incremento en la combustión de la mezcla se debe la generación de una combustión más completa con el uso biodiesel, que disminuye la emisión de CO y material particulado. 6.5 EMISION DE CO2 CON USO DE BIODIESEL VS DIESEL En la siguiente gráfica se puede observar la relación de emisión neta por concepto del uso de biodiesel vs la línea base de emisión y su potencial de reducción en proyección de los primeros 10 años. 318 Avenida 15 No. 106 - 50 Oficina 401.Bogota, Colombia Teléfax :+57-1- 6293421/ 6293185 E.mail : [email protected] - www.corpodib.com CORPORACION PARA EL DESARROLLO INDUSTRIAL DE LA BIOTECNOLOGIA Y PRODUCCION LIMPIA CORPODIB Fuente: CORPODIB Linea base Vs Ton CO2 reducidas proyecto biodiesel 45.000.000 40.000.000 Ton CO2 Total ciclo diesel/año (linea base) Ton CO2 emitidas 35.000.000 30.000.000 Total Ton CO2 emitidas ciclo del biodiesel 25.000.000 20.000.000 15.000.000 10.000.000 5.000.000 2. 02 0 2. 01 8 2. 01 6 2. 01 4 2. 01 2 2. 01 0 2. 00 8 0 Año Grafica 6. 3Línea base vs. emisión de CO2 por la quema de la mezcla de Biodiesel B10. 6.6 COSTO DE LA PLANTA DE PRODUCCIÓN DE BIODIESEL VS TON DE CO2 REDUCIDAS Dentro de los componentes fundamentales evaluados en la determinación del valor de la planta extractora y de biodiesel, se tienen costos directos e indirectos. Estos valores y los cálculos detallados hacen parte del documento “Aspectos económicos y de mercado de la implementación de la tecnología de producción de aceite vegetal y de los subproductos” el cual hace parte de los productos que se entregan a la UPME como componentes del proyecto ” Programa Estratégico para la Produccion de Biodiesel – Combustible Automotriz – a partir de Aceites Vegetales”. 319 Avenida 15 No. 106 - 50 Oficina 401.Bogota, Colombia Teléfax :+57-1- 6293421/ 6293185 E.mail : [email protected] - www.corpodib.com CORPORACION PARA EL DESARROLLO INDUSTRIAL DE LA BIOTECNOLOGIA Y PRODUCCION LIMPIA CORPODIB 6.6.1 Costos directos • Equipos de proceso • Mano de obra en el montaje de los equipos de proceso • Material de proceso • • Subestructuras de concreto • Tubería y trabajo de ductos • Electricidad • Aislamiento • Instrumentación • Pintura Mano de obra de los materiales de proceso 6.6.2 Costos indirectos • Costos de oficina • Ingeniería • Planos • Compras • Construcción • Viajes • Comunicaciones • Costos de campo • Herramientas de construcción • Personal de campo • Viajes • Impuestos y aseguramiento 320 Avenida 15 No. 106 - 50 Oficina 401.Bogota, Colombia Teléfax :+57-1- 6293421/ 6293185 E.mail : [email protected] - www.corpodib.com CORPORACION PARA EL DESARROLLO INDUSTRIAL DE LA BIOTECNOLOGIA Y PRODUCCION LIMPIA CORPODIB El valor del precio de venta de los créditos de CO2 se obtuvo aplicando el concepto empleado por algunas de las entidades internacionales5 que actualmente generan proyectos de reducción de emisiones por el uso de la biomasa como fuente de combustible. US$/Ton CO2 6 = Costo de capital / (Ton de CO2 totales reducidas en el período de vida útil del proyecto). Ton CO2 reducidas = Ton CO2 linea base – Ton CO2 por la produccion de Biodiesel Las toneladas de CO2 en la produccion de biodiesel se determinan teniendo en cuenta el programa de crecimiento esperado por el sector palmero en el pais7, determinando las cantidades de combustible utilizado en las plantas de extraccion del aceite y de produccion de biodiesel, y la cantidad de CO2 capturado por las plantas de palma. Tabla 6. 7 Valor del crédito de CO2 (US$/Ton CO2). COSTO DE CAPITAL (PLANTA EXTRACTORA + PLANTA DE BIODIESEL) (US$) TON CO2 REDUCIDAS PERÍODO 2011 – 2021 US$/TON CO2 75´000,0008 60´000,000 1.25 El factor obtenido de 1.25 se genera por la relacion entre el costo de capital relacionado con la planta extractora y la planta de biodiesel y las toneladas total reducidas de CO2 por la implementacion del proyecto en el periodo de tiempo del 2011 al 2021. 5 U.S. Department of Energy – Arkenol Holdings, Inc. 1998 The creation of Greenhouse Gas Benefits –U.S. Department of Energy – Arkenol Holdings – 1998. Ver documento entregado a la UPME “ Plan agrícola para la producción de biodiesel a partir de palma africana” . CORPODIB – UPME . Diciembre 2002. 8 Ver productos entregados a la UPME“Ingeniería y Evaluación Economica y Plan Agricola para la producción de Biodiesel a partir de palma africana”. 6 7 321 Avenida 15 No. 106 - 50 Oficina 401.Bogota, Colombia Teléfax :+57-1- 6293421/ 6293185 E.mail : [email protected] - www.corpodib.com CORPORACION PARA EL DESARROLLO INDUSTRIAL DE LA BIOTECNOLOGIA Y PRODUCCION LIMPIA CORPODIB 6.7 CONCLUSIONES La implementación del proyecto de biodiesel permite obtener una reduccion neta de emision de CO2 de hasta en un 16% respecto de la línea base utilizando una mezcla B10 esta reduccion equivale a aproximadamente 6´000,000 ton CO2/año. El valor de US$ 1.25 /ton CO2 reducida compite con los costos que por tonelada9 de CO2 reducida presentan países como México y Costa Rica cuyos valores se encuentran entre 9.8 y 2.7 US$/Ton CO2 respectivamente y para Noruega de 41 a 136 US$/Ton CO2. El proyecto reduce de igual forma el consumo de combustibles fósiles, Puesto que utiliza fuentes ronovables de energía como lo son el etanol y aceite de palma para generar el biodiesel. Los principales demandantes de carbono serían Estados Unidos, teniendo en cuenta que firmara el procolo de Kyoto - Europa y Japón, y su demanda efectiva dependerá de la capacidad de reglamentación y de las medidas internas de reducción de emisiones. Los principales oferentes del mercado serán China, India y la Antigua Unión Soviética. Estos países podrán abarcar hasta un 80% del mercado; sin embargo, es posible que este potencial no sea alcanzado en los primeros años de funcionamiento del mercado, generándose una ventana de oportunidad, con mejores precios para los países en las etapas tempranas como es el caso de Colombia. 9 Ministerio del Medio Ambiente – 1998. 322 Avenida 15 No. 106 - 50 Oficina 401.Bogota, Colombia Teléfax :+57-1- 6293421/ 6293185 E.mail : [email protected] - www.corpodib.com