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El Biodiesel y su incidencia en el
Cambio Climático
Convenio de Cooperación Tecnológica
ECOPETROL S.A. ICP - INEM
“Custodio García Rovira”
Bucaramanga
2010
1
Los GEI son aquellos gases que tienen la
propiedad de absorber el calor que emite la
Tierra
CFC
Ozono
Troposférico
CO2
Oxido
Nitroso
Metano
2
1 teragramo es igual a 1 millón de toneladas métricas
Fuente: http://epa.gov/climatechange/ emisiones / usinventoryreport.html)
3
Fuente: IPCC. Cambio Climático 1996
4
GASES DE EFECTO INVERNADERO
Gas
CFC-12
Ppm
0.003
Fórmula Tiempo de vida en
Química la atmosfera (años)
Fuente
Antropogénica
CCl2F2
102
Refrigerantes,
fabricación de
espumas
HCFC-22
CHClF2
12
Refrigerantes
líquidos
Perflurometano
CF4
50.000
Producción de
aluminio
Hexafluoruro de Azufre
SF6
3.200
Aislante en
Fluidos
Dieléctricos
Fuente: IPCC Cambio Climático 1996
5
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.
6
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
7
Este fenómeno se conoce
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.
8
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.
Fuente: UPME
9
La modificación del clima con respecto al historial
climático a una escala global o regional recibe el
nombre de cambio climático
La Convención Marco de las Naciones Unidas sobre el
Cambio Climático
Usa el término cambio climático sólo para referirse al cambio por
causas humanas:
Es un cambio de clima atribuido directa o indirectamente a la
actividad humana que altera la composición de la atmósfera
mundial y que se suma a la variabilidad natural del clima
observada durante períodos de tiempo comparables
10
“La
tierra
tiende
a
experimentar dichos cambios
cada 100 mil años, con los
ciclos de avance y retroceso
glaciar. Esto junto con otros
períodos de enfriamiento cada
20 mil a 40 mil años.”
A pesar de este cambio de
tipo natural, las actividades
humanas
han
tenido
influencia en la tasa de
cambio del sistema climático
en los últimos 150-200 años
11
En los últimos años la cantidad de
CO2 en la atmósfera ha presentado
un aumento.
Se ha pasado de unas 280 ppm en
la era preindustrial a unas 390 ppm
en 2009
Teniendo en cuenta que el dióxido
de carbono cumple un papel
regulador fundamental en nuestro
planeta, este aumento podría
contribuir, al calentamiento global
del clima planetario
Fuente: UPME
12
China sobrepaso a EE.UU. y se
convirtió en el país que mas CO2
emite.
Cerca de un cuarto de las
emisiones de China provienen de
los bienes que este país exporta
al mundo occidental.
Sin embargo, el 22,5% de sus
emisiones son generadas durante
la producción de bienes y
servicios que se consumen en el
extranjero. De este porcentaje, un
7,8%
corresponde
a
las
exportaciones a EE.UU.
Revista especializada PNAS
13
EMISIONES
País
Emisiones anuales
Millones de Toneladas Métricas de Carbono
China
6017,69
EE.UU
5902,75
Rusia
1704,36
India
1342,96
Japón
1257,96
Reino Unido
585,710
Brasil
377,24
Fuente: CDIAC Para la ONU
www.missmaggie.org/paquetesemanal/week368ig.pdf
14
Las estadísticas de las últimas décadas señalan un acelerado proceso de
alteraciones climáticas globales con frecuentes desarreglos en las
condiciones de vida de las poblaciones del planeta por efecto de
desastres naturales o de actividades humanas de diversa escala, que se
manifiestan a través de las siguientes evidencias:
15
Aumento de temperaturas
Aumento del nivel del mar
Desaparición de plantas y
animales
Evidencias del
cambio climático
Descontrol en el ciclo vital de
algunos animales
Perdida de ecosistemas y
biodiversidad
Nuevas condiciones
meteorológicas
Plagas y enfermedades antes
inexistentes en los cultivos
Modificación de los patrones de
lluvias, inundaciones, sequias
16
El calentamiento global es el
primer resultado del cambio
climático, siendo su causa el
aumento en las concentraciones
de GEI en la atmósfera.
A medida que las emisiones de
gases aumentan, se incrementan
sus concentraciones en la
atmósfera; es este aumento el
causante de un efecto invernadero
más acentuado.
17
COMO ENFRENTAR EL CAMBIO CLIMATICO GLOBAL
18
PROPUESTAS
UNFCCC (United Nations Framework Convention on Climate Change)
1.- Lograr la estabilización de las concentraciones de GEI en la atmósfera a un nivel
que impida interferencias antropogénicas peligrosas en el sistema climático.
2.- Elaborar periódicamente inventarios de GEI
Protocolo de Kioto (PK)
Acuerdo internacional de lucha contra el cambio climático, que se firmó en diciembre de
1997 en la ciudad japonesa de Kioto donde Cien gobiernos de todo el mundo apoyaron
la propuesta del diplomático argentino Raúl Estrada, que entonces presidía el Programa
del Clima de las Naciones Unidas (ONU).
Conclusiones
Se obliga a los países desarrollados a alcanzar una reducción mundial de las emisiones
del 5,2% entre 2008 y 2012, frente a 1990.
Para lograrlo, el Protocolo prevé distintas obligaciones de recorte o aumento de la
contaminación, que en conjunto garantizan la reducción del 5,2%.
19
Desde el principio, la UE ha liderado el compromiso para la adopción
internacional de Kioto
Son numerosas las políticas que la Unión ha ido adoptando para limitar
las emisiones de CO2
Entre ellas:
La Directiva 2003/87/CE, de comercio de emisiones, por la que se
establece un régimen para el comercio de derechos de emisión de GEI,
que regula la compraventa de derechos de emisión entre más de 12.000
instalaciones industriales, posibilitando con ello disminuir el impacto
económico de las medidas de reducción de emisiones.
Es así que en la UE cada empresa tiene que ajustarse a la asignación
anual del Plan Nacional de Asignación (PNA); si sus emisiones la
superan, tendrá que ir al mercado a comprar derechos a otras
empresas a las que les sobren.
20
Los países que más producen CO2 buscan invertir en proyectos
de energía limpia en países menos contaminantes para obtener
certificados de reducción de emisiones que les permita cumplir
con las metas del tratado de Kyoto
21
Mecanismo de Desarrollo Limpio
Colombia tiene un potencial importante para
realizar proyectos MDL
Los proyectos que reduzcan emisiones de
GEI, implementados en los países en
desarrollo, pueden aplicar al MDL para
vender Certificados de Reducción de
Emisiones (Certified Emission Reductions,
CERs), también conocidos como Bonos de
Carbono, con lo cual se pueden conseguir
fondos para la financiación o que ayuden a
eliminar barreras que impidan la realización
del proyecto.
22
CERs. (Certificados de emisiones reducidas)
Jatropha Curcas
Los CERs son comprados por los países
industrializados para cumplir con sus compromisos
de reducción de emisiones.
Por cada tonelada de CO2 que se evita emitir a la
atmósfera se recibe (1) un CERs
Por cada tonelada de CH4 (=21 ton CO2) que se
evita emitir a la atmósfera se recibe 21 CERs.
Los créditos de carbono tienen un precio fluctuante,
difícil de estimar debido a las características
emergentes del mercado.
Banco Mundial (PCF) = 3 a 7 dólares/ ton CO2
23
Un CERs corresponde a la
reducción de una tonelada de
dióxido de carbono
La equivalencia corresponde al
potencial de efecto invernadero de
cada gas, y se expresa en unidades
equivalentes de CO2 para efectos
de simplicidad en los cálculos
24
Si Colombia se certifica
como país productor de
palma a gran escala, podría
hacer parte del portafolio de
reducción de emisiones de
grandes países productores
de GEI
25
XV Conferencia Internacional sobre el
Cambio Climático
Copenhague7 al 18 de diciembre de 2009
Objetivos Generales:
1.- Lograr la conclusión de un acuerdo jurídicamente vinculante sobre el
clima, válido en todo el mundo, que se aplique a partir de 2012
Objetivos Específicos:
Lograr que los países industrializados reduzcan sus emisiones de gases
de efecto invernadero entre un 25% y un 40%, respecto a los niveles de
1990 en el año 2020 y alcancen una reducción entre el 80% y el 95% para
2050.
26
RESULTADOS
El acuerdo mantiene el objetivo de que la temperatura global no suba más
de dos grados centígrados.
Sobre cuándo las emisiones deberán alcanzar su máximo solo se dice
que "lo antes posible" y no se establecen objetivos para 2050. Tampoco
se ha incluido la recomendación del IPCC (Panel Intergubernamental de
Cambio Climático) de que las emisiones de los países desarrollados
deberían reducirse para 2020 entre un 25% y un 40% sobre el nivel que
tenían en 1990.
27
Participación de Colombia
XV Conferencia Internacional sobre el
Cambio Climático
Copenhague7 al 18 de diciembre de 2009
Colombia es un país limpio en materia de
emisiones de gases efecto invernadero:
somos muy eficientes porque nuestra
energía, es hidroeléctrica
Colombia produce entre 0.37% y
0.4% de las emisiones de gases
de efecto invernadero del
planeta.
28
ESTRATEGIAS
META
Controlar la emisión de
gases
de efecto invernadero
1.- Asegurar que nuestra matriz
energética, es decir la capacidad instalada
de generación de energía, siga siendo
primordialmente de energías renovables.
2.- Mantener el actual porcentaje de
cobertura boscosa, que es del orden del
50%.
3.- Generar una gran capacidad de
biocombustibles ambientalmente
sostenible.
4.- Hacer más eficiente la capacidad
instalada de servicios públicos e
industriales
5.- Impulsar el transporte masivo menos
contaminante
6.- Fortalecer los proyectos de rellenos
sanitarios, plantas de tratamiento de
aguas residuales, etc.
29
Generar una gran capacidad de
biocombustibles ambientalmente sostenible.
Promocionar el uso eficiente de la energía
como medio para reducir la generación de CO2
Estrategias para controlar la
emisión de gases
de efecto invernadero
Terminar con la deforestación y estimular la
reforestación
Sustituir los recursos
no renovables por recursos renovables
Propiciar una transformación en los hábitos de consumo en
la población urbana
30
Generar biocombustibles
ambientalmente sostenibles
A partir de
Producción de combustibles sólidos, líquidos ó gaseosos que
pueden ser obtenidos a partir de:
1.- Materiales de origen vegetal y/ó animal de producción directa como
azúcares, almidones, aceites o biomasa
2.- Materiales de desecho (residuos agrícolas, materia orgánica, etc.).
31
Biocombustibles a partir
de la biomasa
Son aquéllos provenientes de
cultivos agrícolas destinados a
la alimentación humana
Biocombustibles de
primera generación
Bioetanol
Biodiesel
Biogás
32
Bioetanol
Sustancias con alto
contenido de
sacarosa
Sustancias con alto
contenido de almidón
Sustancias con alto
contenido de
celulosa
Caña de azúcar,
Remolacha, Melazas y
el sorgo dulce
Maíz, patatas y la yuca
Madera y los residuos
agrícolas
33
Biodiesel
grasas de animales
(vacunos, cerdos y
aves)
Productos agrícolas
ricos en aceite
Conversión
termoquímica
Transesterificación de
los aceites y grasas en
general
34
Biogas
35
Bacterias
fermentativas
H2
CO2
Acido Acético
H2
CO2
Acido Acético
Adición de
masa
bacteriana
Materia
orgánica
Ácidos
Orgánicos
Alcoholes
Bacterias
acetogenicas
Adición de
masa
bacteriana
Bacterias
Metanogenicas
Metano
Dióxido de
Carbono
36
No compiten con el uso
de suelo
No compiten con los
alimentos
Biocombustibles de
segunda generación
Mantienen un balance
energético positivo en
toda su cadena
Promueven el
desarrollo rural
sustentable
No comprometen la
biodiversidad
37
El bioetanol celulósico
La biomasa licuefactada
(BTL)
El diesel obtenido por el
método Fisher Tropps
Biocombustibles de
segunda generación
El biodiesel sintético
El biometanol
El biodimetileter
El gas natural sintético
38
El biobutanol
Biocombustibles de
tercera generación
El biohidrógeno
Otros alcoholes
superiores
39
Hoy se plantea la
disyuntiva
Fabricar alimentos
Producir granos para
Utilizarlos como materia
prima para energía
Los combustibles de segunda generación vendrían a
zanjar este diferendo
40
BIODIESEL
41
BIODIESEL
Ésteres monoalquílicos de ácidos grasos de cadena larga derivados de
lípidos renovables tales como aceites vegetales y que se emplea en los
motores de ignición de compresión (motores diesel) o en calderas de
Calefacción
(Definición de American Standards for Testing and Materials)
Esta definición incluye, además de los ésteres metílicos o etílicos, otros
ésteres de monoalcoholes como los ésteres isopropílicos, butílicos etc.
42
Reacción de Transesterificación
Bajo condiciones normales, esta reacción ocurre muy despacio, para que
la reacción sea más rápida, se usa calor y un catalizador.
La reacción puede ser catalizada por un ácido o una base, pero se puede
alcanzar una reacción mucho más rápida usando una base
43
44
Después de la reacción se
obtiene
Una fase rica en ésteres (no
polar)
Una fase rica en glicerina, etanol
y catalizador (polar)
Separación en embudo de
decantación
Lavado
Secado
Filtrado
Cromatografía de gases
45
Revisión bibliográfica
Investigaciones relevantes relacionadas con el desempeño mecánico y
ambiental de motores diesel utilizando diversos combustibles, entre
ellos el diesel convencional y alquilésteres obtenidos de aceites
vegetales (biodiesel).
46
Empresa
Región
Capacidad
(t/año)
Año
OLEOFLORES
Codazzi, Cesar
50.000
Julio-07
ODIN ENERGY
Santa Marta, Magdalena
36.000
Mar-08
BIOCOMBUSTIBLES
SOSTENIBLES DEL
CARIBE
Santa Marta, Magdalena
100.000
Feb-09
BIO D
Facatativa, Cundinamarca
100.000
Abr-09
MANUELITA
San Carlos de Guaroa, Meta
100.000
Jun-09
ECODIESEL
Barrancabermeja
100.000
Sep-09
BIOCASTILLA
Castilla La Nueva, Meta
10.000
Sep-09
TOTAL
Bogotá agosto 18 de 2009
www.amylkaracosta.net
496.000
47
La primera planta productora de
biodiesel, Oleoflores, se inauguró el
8 de julio de 2007 en Codazzy,
Cesar, con una producción de 50.000
toneladas/año
48
Planta de Biodiesel
Odin Energy Santa Marta Corporation S.A
Producción: 36 mil toneladas/ año de biodiesel de aceite de palma, que
equivalen a 10 millones 980 mil galones y 138 mil 531 litros por día.
Inversión: 20 millones de dólares
49
BIOCOMBUSTIBLES SOSTENIBLES DEL CARIBE
Constituida por el grupo Palmeras de la Costa S.A. y el grupo Daabon
Actividades: Siembra, cultivo, extracción, refinación y producción de biodiesel
Tecnología: Desmet Balestra de Bélgica
Producción: 100 mil toneladas anuales de biodiesel a partir de la palma africana y 10
mil toneladas de glicerina.
50
51
Pruebas de larga duración con
biodiesel de palma
Convenio de Cooperación Tecnológica
ECOPETROL-CENIPALMA –Si99Fedepalma
2009
52
Instrumento de prueba:12 buses del operador Sí99 del sistema TransMilenio
Lugar: Bogotá
Característica: Primera prueba que se realiza en el mundo con biodiésel de
palma a 2.600 metros sobre el nivel del mar, y a una temperatura promedio de
14 oC
Combustible: Biodiesel de palma mezclado con diesel fósil (ACPM) en
proporciones del 5, 10, 20, 30 y hasta del 50%, que se enfrentaron con ACPM.
Dificultad: Altura de Bogotá que disminuye la cantidad de oxígeno que llega al
motor, lo que hubiese podido impedir que la combustión se completara de
manera apropiada.
Recorrido: Los articulados recorrieron cada uno 100 mil kilómetros para un total
de 1'200.000 kilómetros,
Tiempo de la prueba: 1año
53
Calidad de los combustibles
Resultados
Desempeño de los vehículos
Beneficios ambientales
54
Calidad de los combustibles
Para garantizar el buen desempeño del combustible en un vehículo es
necesario que el biodiesel utilizado cumpla con las especificaciones de
calidad definidas por la legislación nacional vigente
55
Propiedades
Método de
análisis
Unidad
Resolución
1820782/07
Productor
1
Productor
2
Productor
3
Densidad(15oC)
ASTM D-4052
Kg/m3
860-900
867,6
875,7
875,6
Viscosidad (40oC)
ASTM D-445
Nm2/S
1,9-6,0
4,51
4,55
4,55
Contenido de Agua
ASTM E-203
ppm
500
305,00
341,92
386,72
%masa
0,2 Máx.
0,10
0,01
0,03
mgKOH/g
0,5 Máx.
0,14
0,28
0,24
g yodo/100g
120 Máx.
53
52
52
Contenido de
Metanol/etanol
EN-14110
Numero Acido
ASTM D-664
Índice de Yodo
EN-1411
Glicerina Total
EN-14105
% en masa
0,25Máx
0,24
0,21
0,20
Monogliceridos
EN-14105
% en masa
0,8 Máx.
0,80
0,66
0,68
Digliceridos
EN-14105
% en masa
0,2Máx.
0,20
0,11
0,16
Trigliceridos
EN-14105
% en masa
0,2Máx.
0,10
0,02
0,05
FAMES
EN-141053
% en masa
96,5 min.
96,7
97,5
97,4
56
Todas las mezclas evaluadas cumplen con las especificaciones de
calidad del diesel y algunas mejoran las propiedades del diesel
fósil cuando se mezcla con biodiesel de palma
Análisis
Norma
Especifica.
Mezcla diesel fósil-biodiesel de palma
B5
B10
B20
B30
B50
Azufre
ASTM D4294
0,1 Màx.
0,0733
0,0711
0,0565
0,0475
0,0370
Densidad
ASTM D4052
Reportar
0,855
0,856
0,857
0,859
0,864
Lubricidad
(micrómetros)
ASTM D6079
450 Màx
246,7
236,4
223,3
212,7
207,0
Viscosidad
(40oC)
ASTM D445
1,9-4,1
2,93
2,95
3,06
3,25
3,53
No. de cetano
ASTM D445
45 Mìn.
48,0
47,7
51,0
54,4
59,6
57
Análisis
1.- Disminuye el contenido de azufre
2.- Aumenta la lubricidad
3.-Aumenta el número de cetano
Interpretación
Con esto se logra una mejor combustión en el motor que trae
como consecuencia un desempeño más regular y suave del
vehículo
58
Desempeño de los vehículos
El consumo de combustible de los
articulados de la prueba que usaron las
mezclas se encuentra dentro del promedio
histórico registrado por los buses de la flota
del operador Sì99
No se alteró el consumo de
combustible de los vehículos
59
Beneficios Ambientales
Opacidad: Que tan oscuros son los
humos que expulsan por el exhosto
60
Se registraron más de 400 opacidades, que permitieron concluir que:
El uso de mezclas diesel-biodiesel de palma favorece el logro de mejores valores de
opacidad
61
EMISION DE GASES
CONTAMINANTES
Se realizaron pruebas en ruta para monitorear utilizando un sistema portátil de muestreo de
gases de escape desarrollado por el Ministerio del Medio Ambiente del Canadá
62
Material
Particulado
% Variación
B10
5,4%
B20
-19,4%
B50
-20,6%
B30
-32.1%
Todos los vehículos siguieron ciclos de manejo que representan sus condiciones reales de
operación y se encontró reducciones de material particulado hasta del 32%
63
CO2 (% de
Variación)
B10
3,5%
B20
-6,0%
B30
-6,2%
B50
-6,6%
Se encontró una disminución de las emisiones de CO2 del 6% con respecto al diesel fósil
64
EL BIODIESEL DE ACEITE DE
HIGUERILLA COMO
COMBUSTIBLE ALTERNATIVO
PARA MOTORES DIESEL
Grupo Combustibles Alternativos,
Universidad Nacional de Colombia Sede
Medellín
Pedro Benjumea, Alirio Benavides, Veselina
Pashova
marzo 29 de 2007
65
En las proporciones en que se utilizaron
las mezclas biodiesel/diesel en el motor
no se alcanzaron a observar diferencias
estadísticamente significativas en las
emisiones de CO y CO2.
En lo que respecta a la opacidad de los
humos se encontró que este parámetro
disminuye con el porcentaje de
biodiesel de higuerilla en la mezcla, no
obstante las reducciones no son de la
misma magnitud que las obtenidas con
otros tipos de biodiesel, como el
proveniente del aceite de palma.
C02
B0
B5
B15
B30
66
La expectativa
67
BIODIESEL A PARTIR DE ACEITE DE ALGAS
Fotobiorreactor abierto
algas marinas contienen hasta un 50% de
aceite vegetal, con un producción de
biocombustible de 18.900
litros/hectárea/año
Fotobiorreactor cerrado o tubular
68
Biodiesel
Aceites de semillas
modificadas
genéticamente
69
CONCLUSION
El biodiesel no incide en el cambio climático significativamente por
lo cual se recomienda aplicar la estrategia propuesta:
“Sustituir los combustibles fósiles por biocombustibles, logrando
con ello una reducción en las emisiones de CO2”
70
Muchas Gracias
see you soon
71