LA PRODUCCION DE BIOMASA RESIDUOS AGRÍCOLAS VEGETALES Y ANIMALES

LA PRODUCCION DE BIOMASA
RESIDUOS AGRÍCOLAS VEGETALES Y ANIMALES

Contenido energético
En promedio, un kilogramo de biomasa permite obtener
3.500 kcal
Eficiencia energética
Puede llegar como máximo al 8 –11 %
Promedio general de todas las especies 2 %
Densidad energética
0,6 W/m 2
LA BIOENERGIA SE CARACTERIZA POR UNA
BAJA DENSIDAD ENERGETICA Y UNA ALTA
DISPERSION GEOGRÁFICA

PROCESOS DE GENERACIÓN DE BIOMASA
BIOENERGÍA
BIOPRODUCTOS - BIOECONOMÍA

Tecnologías de Conversión de la Biomasa
Aceite vegetal
Transesterificaciónl
Biodiésel
Biocombustibles
Para Trasporte
Azúcar & Almidón
Hidrólisis, Fermentación
Destilación
Etanol/Butanol
Pirolisis - hidrogenación
Fisher-Tropsh
Hidrocarburo/Biooil
Químicos
Bio-electricidad
Producción
Centralizada o
descentralizada
Ligno-celulósicos
Gasificación
Gas
Biomasa Húmeda
Peletisación
Digestión Anaeróbica
Pelets
Biogas
Bio-calefacción
Para calefacción
individual, distrital
o procesos
industriales
Fte.: Adaptado de EUBIA 2007

Biocombustibles de II generacion
Etapas Básicas de Conversión de Material
Lignocelulósico en Bioetanol
Pretratamiento
Biomasa
Purificación
del
Bioetanol
Sacarificación Fermentación

Etapas Básicas de Conversión de Material
Lignocelulósico en Bioetanol
Pretratamiento
Sacarificación
Fermentación
Purificación
Bioetanol + Coproductos
Biomasa

Curtis, Brian. 2008. U.S. Ethanol Industry: The Next Inflection Point. U.S. Department of Energy,
Biomass Program. http://www1.eere.energy.gov/biomass/pdfs/2007ethanolreview.pdf.

Annual Biomass Supply
High Yield Assumptions - $60/ton
U.S. Department of Energy. 2011. U.S. Billion-Ton Update: Biomass Supply for a Bioenergy and
Bioproducts Industry. R.D. Perlack and B.J. Stokes (Leads), ORNL/TM-2011/224.

BIOPRODUCTOS
TIPO DE VECTORES BIOENERGÉTICOS
A PARTIR DE RESIDUOS
Sólidos
Líquidos
Gaseosos

Son los biocombustibles la mejor
alternativa para el uso de la biomasa
Bajos precios relativos
Complejidad en su transformacion
Altos costos monetarios y energéticos
Bajas rentabilidades
Suceptibilidad a cambios políticos de
acuerdo a la percepción pública
Competencia del uso de residuos en el
actual y futuro mercado

ESTRATEGIA SEGUIDA EN DIVERSOS
PAISES DEL MUNDO
Importante apuesta a la investigación y
desarrollo
– Recusros humanos y monetarios
Busqueda de coproductos de alto valor
agregado
Busqueda de productos estratégicos
Permanente análisis de la cadena integral
de transformación

SINGAPORE
Vision convertirse en referente
regional y mundial en el
aprovechamiento y reciclado de
todo tipo de productos

Proverbio Chino
Residuo es materia prima mal
aprovechada
Cuanto hay ??
Donde esta ??
Cuanto y como se puede aprovechar ??

Implementación
de un Sistema de
Información
sobre Recursos
Biomásicos
WISDOM
Wisdom FAO
Argentina
2. Modulo de demanda
Consumo de leña y carbón
por departamento y tipo de
usuario
-consumo domestico
rural y urbano
-uso comercial e industrial
Uso de residuos
forestoindustriales
o de cultivos
1- Selección de la base espacial
3. Modulo de oferta
Mapas de uso de la tierraestadísticas
Biomasa disponible a partir de:
- Bosques implantados o nativos
- Residuos de industria forestal
- Residuos de la agroindustria
-Residuos de la ganadería
Accesibilidad (distancia,
relieve,áreas protegidas)
-Modelo digital de terreno
--infraestructura de transporte
4.Modulo de
Integración
5. Áreas prioritarias
Potencial de oferta
accesible de biomasa
para energía
Balance de producción –
consumo por dpto.
Balance por buffer
Áreas deficitarias
Áreas con exceso
Indicadores de pobreza

M
E
T
O
D
O
L
O
G
Í
A
IDENTIFICACIÓN DE
LA MATERIA PRIMA
SUSCEPTIBLE DE
SER UTILIZADA
ESTUDIO DE LAS
CADENAS
AGRÍCOLAS
GENERADORAS DE
RESIDUOS
LOCALIZACIÓN
DE LA
INFORMACIÓN EN
EL ESPACIO
GEOGRÁFICO

A
L
G
O
D
Ó
N

Oferta de recursos
biomasicos a
partir de las
actividades
foresto y agroindustriales.

Caña de azucar y
residuos
ARGENTINA
Dry Bagaze:¨556.578 Tn
Usos posibles

DETERMINACION DE OFERTA-DEMANDA Y BALANCE DE BIOMASA
PARA USO EN BIOENERGÍA.
DEMAND
BALANCE
SUPPLY
OFERTA DEMANDA BALANCE

DISPONIBILIDAD DE BIOMASA PARA CONVERSION A ENERGIA A
NIVEL LOCAL.
Uso de SIG para la localizacion
geoespacial de los residuos
biomasicos disponibles y estimacion
de volumen , optimizando la
localizacion de proyectos energéticos
.
Power (MW)
PCI= 4 ter/kg (tm)
Relation
Tm/M
W
5 40.000 8.000
12 78.000 6.500
25 135.000 5.400

Produccion agrícola de
Argentina (ton)
Culture
Production
Soya 52.677.400
Sugar cane 29.000.000
Corn 22.676.900
Wheat 14.914.500
Sunflower 4.650.370
Sorghum 3.629.000
Barley 2.983.050
Grapes 2.821.700
Potatoes 1.900.000
Apples 950.000
Oranges 942.541
Pears 740.000
Tomatoes 701.301
* Source: FAOSTAT 2010

Rastrojos de maíz
n=12 AFDC
Mín Máx
Humedad
Cenizas 9.82 13.51
Lípidos
Proteínas
Celulosa 30.6 38.1
Hemicelulosa 19.1 25.3
Lignina 17.1 21.3
112 híbridos NREL
52 localidades Mín Máx
Humedad
Cenizas -1.2 10.2
Lípidos
Proteínas 1.3 7
Celulosa 27.9 39.6
Hemicelulosa 14.5 25.5
Lignina 11.5 20.4

Rastrojos de maíz: distribución celulosa

Argentinean Crop Residue Supply
E F M A M J J A S O N D
Vineyard pruning X X X X
Grape pomace X X X X
Olive pruning X X X
Olive Pomace X X X X X X
Sugaarcane--RAC X X X X X X X
Sugarcane-Bagaze X X X X X X X
Wheat X X X
Maize X X X X

Mineral content
30
RICE
25
20
15
10
5
0
25
20
OLIVE
Lipid content
15
10
5
0

60 RICE
Lignin
50
Pinus
40
30
20
10
0
Cellulose
90
80
70
60
50
40
30
20
10
0
Eucalyptus

Specie Residue MC Lip Prot Lig Cel HC
AR Sugarcane Field 10.5 1.1 4.0 9.4 32.8 32.9
AR Olive Industrial 9.3 11.0 7.0 38.8 23.5 29.7
BR Sugarcane Field 4.5 2.4 4.2 8.4 34.4 34.4
BR Sugarcane Field 4.0 1.7 1.5 11.3 40.8 32.3
BR Sugarcane Industrial 1.1 1.4 1.3 12.2 38.4 29.0
CH Vineyard Field 5.1 0.6 4.1 17.9 36.2 15.8
CH Olive Field 5.1 1.2 8.7 15.1 15.4 13.2
CH Apple Field 8.0 1.4 6.1 11.6 46.0 18.5
CH Peach Field 8.1 1.7 10.7 12.4 32.7 14.6
CH Apple Industrial 2.3 4.7 5.9 n.r. 27.6 10.0
CH Olive Industrial 4.4 8.3 9.1 n.r. 25.3 8.7
CH Oat Field 5.7 n.r. n.r. 20.8 34.7 22.3
CH Wheat Field 5.4 n.r. n.r. 22.2 34.1 21.4
CH Corn Field 10.1 n.r. n.r. 10.4 38.8 22.7
CH Rapseed Field 3.2 n.r. n.r. 20.1 33.8 17.5
PY Stevia Field 12.3 5.8 8.2 53.1
PY Stevia Industrial 4.9 1.1 1.9 52.4
UY Rice Industrial 20.4 1.3 3.8 18.7 12.9 13.7
UY Rice Field 23.3 0.3 1.7 42.2 0.9 4.9
UY Wheat Field 10.9 1.5 2.5 15.1 25.1 25.1
UY Eucalyptus Field 0.5 0.2 0.7 13.7 68.4 13.2
UY Pinus Field 0.4 0.7 0.7 29.3 47.7 17.7
UY Forestry Industrial 1.6 0.6 0.9 32.0 55.9 5.9

Retiro de residuos y Siembra
directa
un sistema que evolucionó y
hoy es cultivo sin labranza
bajo cobertura de residuos

Desafíos del retiro de
residuos
Balance de carbono del suelo
Control de la erosión hídrica y eólica
Ciclo del agua
Ciclo de los nutrientes y su reposición
en el ciclo de rotación
Interacción con factores edafoclimáticos
Uso de modelización en cada una de
las ecoregiones
31

Balance N para cultivos de
grano (kg/ha)
Balance P para cultivos de
grano (kg/ha)
Reposición máxima
cercana al 55-60% de
la extracción
Balance S para cultivos de
grano (kg/ha)
Alvarez, 2008

Suelos desnudo
Suelos cubierto
Suelos cubierto y con terrazas
Los hidrogramas son modificados
según el estado superficial y las
características topográficas del lote.
Las estructuras fijas de control abaten
el pe
ped pec pect
tiempo
pe = pico de escorrentía

CUIDADO DE LA EROSION HIDRICA
PROTECCION DEL SUELO
Manejo de los escurrimientos superficiales

SE PUEDE TRABAJAR SOBRE MODELOS QUE CONTEMPLEN EROSION
BALANCE MINERAL HIDRICO Y DE CARBONO

CUANTIFICACION DE LA CANTIDA DE BIOMASA DE RASTROJOS
EXTRAIBLE EN FORMA SUSTENTABLE POR AGOECOSISTEMA

Busqueda de cultivos de cobertura
con posible destino bioenergetico

UTILIZACIÓN DE LOS RESIDUOS DE COSECHA COMO FUENTE
BIOENERGÉTICA EN EL SUR DE SANTA FE
La capacidad de nueve departamentos del sur de la provincia de Santa Fe (Belgrano,
Caseros, Constitución, General López, Iriondo, San Jerónimo, San Lorenzo y San Martín)
para obtener energía de biomasa a partir de residuos de la producción agrícola (soja,
trigo y maíz).
Cultivo
Valor económico anual
($.10 6 )
Rastrojos
Nutrientes
Soja 2.224,2 290,8
Trigo 616,8 56,1
Maíz 676,0 20,4
Total 3.517,1 367,3
Montico, 2009

Aprovechamiento de residuo
de cosecha a gran escala

Recoleccion picado y carga del RAC a campo

Recoleccion y enfardado a campo

Algunos numeros
Comienzo del proyecto 2009- 2010/11 inversiones
Se usa RAC + residuo fabrica de papel + chips de madera
Inversión total a la fecha 7 millones de dólares
Sistemas de limpieza y preparación (zarandas, sopladores)
Chipeadores móviles y estáticas
2012 60.000 m3 de biomasa ahorro de 20 % de la energía
Biomasa quemada: 66.000 Toneladas Gas Equivalente: 23.000 MM3
Precio de gas 180 US$/MM3
Resultado estimado para el ejercicio 2012/13 = US$ 665.000
2013 duplicar la utilización de biomasa nueva caldera
Materia prima Fardos como stock de seguridad + madera de desmonte +
madera de 2000 plantas/ha eucaliptus

APROVECHAMIENTO DE RESIDUOS
DE COSECHA FORESTAL
PARA LA PRODUCCION DE ENERGIA
Fuente: 15° Maestropaolo, J.; Gielhard, O.; Bonkiewicz, S. Jornadas Técnicas Forestales
Eldorado – Misiones – Argentina Junio 2012

ABASTECIMIENTO TOTAL: 3.200.000 Tn/año
(Madera de Proceso, no incluye plantas
térmicas)
Propio: 2.200.000 Tn/año (70 %)
Terceros: 1.000.000 Tn/año (30 %)
Grupo Arauco en Misiones
PLANTA CELULOSA
Producción 350 M Tn
Consumo 1.900 M Tn
ASERRADERO PIRAY
Producción 300 M m3
Consumo 650 M Tn
PLANTA MDF
Producción 300 M m3
Consumo 500 M Tn
PLANTAS TÉRMICAS
Pto. Esperanza – Pto. Piray
Producción 78 MW
Consumo Total 935.000 Tn
-Residuos Ind. 42 %
-Forestal 11 %
Terceros 47 %

Residuos de cosecha
En la cosecha final de bosques de pino, quedan en el
campo residuos de la operación. Los mismos son ramas,
copas y restos de fuste de la optimización de trozado.
Estos restos pueden quedar distribuidos en toda la
superficie o acumulados en mayor medida en
determinadas áreas, dependiendo del sistema de
cosecha que se esté utilizando.

Residuos de cosecha
Por entorpecer la preparación del terreno en el proceso
de reforestación, es necesario el tratamiento de
estos residuos.
Una práctica habitual es la quema como tratamiento
silvícola, pero estos residuos reducen la superficie
disponible para la plantación.

Oferta de residuos de
cosecha
Solamente los generados con sistema de cosecha de
madera larga o full tree (85% del volumen total).
Residuos disponibles para
el aprovechamiento: 65%
Rendimiento promedio:
Cosechas anuales:
Disponibilidad anual esperada:
20 ton/ha
7.000 ha/año
119.000 ton/año

Análisis de sistemas de aprovechamiento

Análisis de un sistemas de aprovechamiento
Triturado en campo
(chipping system)
Se refiere a la recolección y astillado de residuos de
cosecha, para su consumo directo en la industria.
VENTAJAS
• Sistema ampliamente probado en la región.
• Oferta de equipos de variadas potencias y con buen
servicio post-venta.
• Fábricas de equipos instaladas en la región.
• Menor inversión inicial.
DESVENTAJAS
• Requiere servicio de carga y transporte específico.

Configuración del equipo
• ACOPIO
• ALIMENTACION
• TRITURADO
• CARGA

Configuración del equipo
ACOPIO
CARACTERISTICAS
• Tipo y potencia: Equipo frontal 125 HP.
• Capacidad: 1 ton/ciclo
• Productividad:20 ciclos/hora
• Consumo de combustible:10 litros/hora

Configuración del equipo
ALIMENTACION
CARACTERISTICAS
• Tipo y potencia: tractor agrícola con carro
y grúa 120 HP.
• Productividad:25 ton/hora
• Consumo de combustible:8 litros/hora

Configuración del equipo
TRITURADO
CARACTERISTICAS
• Potencia:motor estacionario 320 CV
• Peso: 16 ton
• Sistema: a tambor con cuchillas
• Entrada: 300 x 600 x 1000 mm
• Consumo de combustible:17 litros/hora
• Productividad: 13-19 ton/hora
55 m3/hora
• Factor de uso: 75%

Configuración del equipo
TRITURADO
TAMBOR CON MARTILLOS
TAMBOR CON CUCHILLAS

Los cimientos de la biodigestion:
la fermentacion anaerobica
La materia prima
(Proteicos, proteina, carbohidratos)
Hidrolisis
Elementos organicos
(Aminoácidos, ácidos grasos, azucares)
Etapa Acido
Primer ácidos grasos
Ácido acetico
Produccion de
ácido acético
otros
H2 + CO2
Producción de
metano
Biogas: CH4 + CO2
58

Componentes y fucionamiento
de una planta de biogas en Alemania
1
3
2
4

ESTUDIOS INTEGRALES SOBRE CADA UNA DE LAS
CADENAS PRODUCTIVAS

Datos de referencia y
criterios de selección
Características del sector y
subsectores
Evaluación de
recursos y
potencial país
Análisis técnico y
financiero
Tres provincias aglutinan mas del 70% de las explotaciones- Buenos Aires, Santa
Fe, y Córdoba
Población total en el 2007 > 3,000,000 .
DBO 5 : 3,000-4,000 PPM; DQO: 5,000-6,000 PPM
~ 3,000,000 cabezas, 2007
Clasificación de granjas por tamaño
8,717
16%
702
1,289
1%
2% 63
0%
1-10 cabezas
11-50 cabezas
51-100 cabezas
101-500 cabezas
> 500 cabezas
45,408,
81%

Explotaciones porcinas - 2
•Pastureas sin lagunas
Menos del 2% de las granjas concentran
el 40% de cerdos;
Este segmento opera con sistemas
confinados y lagunas, y son
responsables de la mayor parte del
metano generado por el sector
.
Total confinement—lagoons

Implementación del protocolo internacional para
Validar latecnología
Empresa Biometano del Sur planta M Paz

•Una laguna de homogeneización de
10.000 m3
•Dos biodigestores de 40.000 m3 c/u
•Un sistema de pulimiento de 8 lagunas.

Plantas de alta eficiencia UASB
refinerías de maíz Pcia. Bs.As.
Volúmen del digestor 1200 metros cúbicos
Producción de biogás 6000 a 7500 m3/dia
Concentración de metano 72 %

CRIADERO DE CERDOS YANQUETRUZ DE 1300 MADRES
SUSTRATOS
Purín de Cerdos: 150 m3/día
Forraje de Maíz/Sorgo: 50 ton/día
PRODUCCIÓN DE BIOGÁS
12.887 m3/día
8.000 Mw/año
CONFIGURACIÓN DE LA PLANTA
Dos Biodigestores Primarios circulares de hormigón de 3619 m3 c/u
Dos Biodigestores Secundarios troncocónicos de HDPE de 2897 m3 c/u
Dos motores CATERPILLAR de una potencia de 756 kw a biogás, Potencia
Eléctrica total= 1,53 Mw
Calefacción en biodigestores primarios y secundarios
Antorcha de emergencia de gas 800 m3 / h
Dos sopladores de 400 mbar y 390 m3/h
Fuente TECNORED ACA

Fuente TECNORED ACA

EN ESTE MUNDO HAY SUFICIENTES RECURSOS PARA
TODO LO QUE NECESITAMOS
PERO NO LO SUFICIENTE PARA TODO LO QUE
CODICIAMOS
Ghandi

http://inta.gob.ar/bioenergia

Nuevos libros 2012

Gracias por su atención a su disposición
Ing.Agr. M.Sc. Jorge A. Hilbert
Programa Nacional de Bioenergía del INTA
Tel +54 11 4665-0495 0450
Mail hilbert@cnia.inta.gov.ar
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