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					BIOCOMBUSTIBLES EN COLOMBIA: BIOETANOL

Judith Rodríguez Salcedo
jrodriguezs@palmira.unal.edu.co
Profesora Universidad Nacional de Colombia Sede Palmira.
Directora Grupo de Investigación GEAL (Grupo de Investigación              en Eficiencia
Energética y Energías Alternativas)


Que son los Biocombustibles?

RESOLUCION 180687 MINMINAS
 ALCOHOL CARBURANTE
Compuesto orgánico líquido, de naturaleza diferente a los hidrocarburos, que tiene en su
molécula un grupo hidroxilo (OH) enlazado a un átomo de carbono. Para los efectos de
esta Resolución se entiende como alcohol carburante al Etanol Anhidro obtenido a partir
de biomasa.

COMBUSTIBLES OXIGENADOS
Son mezclas de combustibles básicos (para MCI) derivados del petróleo con alcoholes
carburantes en una proporción reglamentada


Ley 939 – 31 de diciembre de 2004- (Congreso de la República)
Definición: Los biocombustibles son aquellos combustibles líquidos o gaseosos que ha
sido obtenidos de un vegetal o animal que se pueden emplearse en procesos de
combustión y que cumplan con las definiciones y normas de calidad establecidas por la
autoridad competente, destinados a ser sustituto parcial o total del Diesel utilizado en
motores de este

EVOLUCION CONSUMO DE BIOCOMBUSTIBLES
PETROLEO
Producto del subsuelo. Mezcla de compuestos
Precio = f(Calidad):
Livianos" > 26 ° API.
Intermedios entre 20º - 26º API,
Pesados" < 20º API
Estación de
recomprensió
n




                                        Refinería
    COMBUSTIBLES REFINADOS

•   Gasolina motor corriente y extra - Para consumo en los vehículos automotores
    de combustión interna, entre otros usos.
•   Turbo combustible o turbosina - Gasolina para aviones jet, también conocida
    como Jet-A.
•   Gasolina de aviación - Para uso en aviones con motores de combustión interna.
•   ACPM o Diesel - De uso común en camiones y buses.
•   Queroseno - Se utiliza en estufas domésticas y en equipos industriales. Es el
    que comúnmente se llama "petróleo".
•   Cocinol - Especie de gasolina para consumos domésticos. Su producción es
    mínima.
•   Gas propano o GLP - Se utiliza como combustible doméstico e industrial.
•   Bencina industrial - Se usa como materia prima para la fabricación de
    disolventes alifáticos o como combustible doméstico
•   Combustóleo o Fuel Oil - Es un combustible pesado para hornos y calderas
    industriales.
COMBUSTIBLES COMUNES




POLITICA ENERGETICA:
1. MOTIVACIONES:   FOMENTO AGRICOLA, SUSTITUCION
COMBUSTIBLES FOSILES, MEJORA CALIDAD DE AIRE

2. USO DE BIOCOMBUSTIBLES
3. IMPACTOS : Ambientales, energéticos, socioeconómicos. Nuevos productos
disponibles. Impacto sobre vehículos Actuales y Nuevos. Fabricantes vehículos
autopartes
4. LEGISLACION Y NORMATIVA Incentivos para la producción de biocombustibles
Marco regulatorio definido (Calidad de los biocombustibles, almacenamiento
distribución). Experiencias internacionales. Difusión y conocimiento público

MARCO LEGAL EN COLOMBIA

LEY DE 693 2001 (Uso de alcoholes carburantes en Colombia)

    Las gasolinas que se utilicen en el país, tendrán que contener compuestos
     oxigenados tales como alcoholes carburantes
    Se decreto que el uso del alcohol carburante recibirá un tratamiento especial en
     las políticas sectoriales de autosuficiencia energética, de producción
     agropecuaria y de generación de empleo

LEY 939 DE 2004 (Se estimula la producción y comercialización de
biocombustibles para uso en Motores diesel)

    El combustible diesel que se utilice en el país podrá contener biocombustibles de
     origen vegetal o animal para uso en motores diesel en las calidades que
        establezcan el Ministerio de Minas y Energía y el Ministerio de Ambiente,
        Vivienda y Desarrollo Territorial.

ESTÍMULOS TRIBUTARIOS
LEY DE 788 2002 (Reforma Tributaria)

• ARTÍCULO 31- 88: Se declara exento del IVA al alcohol carburante Se exoneró del
pago del impuesto global y de la sobretasa al porcentaje de alcohol carburante que se
mezcle con la gasolina motor.

LEY 939 DE 2004 (Se estimula la producción y comercialización de
biocombustibles para uso en Motores Diesel)

• ARTICULO 8°,9º. El biocombustible de origen vegetal o animal para uso en motores
Diesel de producción Nacional con destino a la mezcla con ACPM estará exento del
impuesto a las ventas Y exento del impuesto global al ACPM
•ARTICULO 1°. Consíderase exenta la renta líquida generada por el aprovechamiento
de nuevos cultivos de tardío rendimiento en cacao, caucho, palma de aceite, cítricos, y
frutales, los cuales serán determinados por el Ministerio de Agricultura y Desarrollo
Rural. La vigencia de la exención se aplicará dentro de los diez (10) años siguientes a la
promulgación de la presente ley.

RESOLUCION 180810 de Mayo 30 de 2008
Precio del Galón de Alcohol Carburante: $ 4.496.88

RESOLUCIÓN 18 0687 DE 2003, MODIFICADA A TRAVÉS DE LA
RESOLUCIÓN 18 1069 DE 2005 (Ministerio de Minas y Energía)
Regulación técnica en relación con la producción, acopio, distribución y puntos de
mezcla de los alcoholes carburantes y su uso en los combustibles nacionales e
importados-

FORMULA QUIMICA DEL ETANOL: C2H5OH (35% de oxígeno)


Agua                Metanol                 Etanol                     MTBE

                     H                      H H                         H
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            H    H C     H       H     H       H
                    
                   H
BENEFICIOS
   CALIDAD DE AIRE
   ETANOL LLEVA O2: MENORES CONSUMOS O2
   ETANOL MEJORA COMBUSTION:
   CO REDUCE CONSIDERANLEMENTE
   CO2 MANTIENE
   PROBABLE FORMACION
   NOX
   REDUCE CONSUMO ENERGIAS FOSILES
  LA COMBUSTION DE HIDROCARBUROS: GENERA COMPETENCIA POR
  OXIGENO, PRODUCE GEI CON APRECIABLES CONTENIDOS DE CO

   LA COMBUSTION DE COMBUSTIBLES OXIGENADOS: GENERA MENOR
   COMPETENCIA POR OXIGENO, PORQUE LLEVA EL OXIGENO EN LA
   MOLECULA, PRODUCE GEI CON POCOS CONTENIDOS DE CO



 CARACTER       Í STICAS COMPARATIVAS
 ENTRE EL ETANOL Y LA GASOLINA                    (3)    GASOLINA    ETANOL


 Calor espec í fico ( kJ / kg )                          34 900      26 700
 N ú mero de octano (RON/MON)*                           91/80       109/98
 Calor latente de vaporización ( kJ / kg )               376 - 502   903
 Temperatura de ignición ( ° C )                         220         420
 Relaci ó n estequiom     é trica                        14,5        9
 aire/combustible




HISTORIA DEL ALCOHOL

    1920 General Motor investiga uso OH
    1930 Mercado de Mezclas Ex Nebraska
    1979 EPA permite mezclas E5,4 hasta E10 y permite E10 mas 2% de MTBE
     (4% mas de Oxigeno)
    1989 EPA reduce RVP en gasolinas

USO DE ALCOHOL
   Suecia, Alemania, Brasil, España, Estados unidos Diversas mezclas Exx, .
     *Brasil E100 y Estados Unidos, Tecnología Flex Fuel

PROPIEDADES FISICOQUIMICAS ASOCIADAS AL ETANOL

POLARIDAD:
Polaridad genera cohesión molecular.
El etanol tiene polaridad similar a la del agua, son muy afines.
Alcohol mas afín con el agua que con los HCs de la gasolina
Cuando alcohol se disuelve en gasolina se reduce cohesión molecular y el alcohol actúa
como un gas (se expande)

CONDUCTIVIDAD ELECTRICA
Etanol conduce la electricidad: procesos corrosivos alcohol con agua

EXPANSION VOLUMETRICA
En la proporción E10 se expande el volumen del combustible en 0.1 a 0.6 %

CALOR LATENTE DE VAPORIZACION
Alcoholes: mayor calor latente de vaporización, que las gasolinas (903 Vs. 376 kJ/kg).
Esto se traduce en encendido del motor más difícil, situación que compensa en parte con
mayor volatilidad de mezcla.

VOLATILIDAD (Presión de vapor Reid)
Etanol puro tiene RVP bajo (2.4 psi); las Gasolinas, entre 7 y 15 psi.
Etanol siempre aumenta el RVP de mezcla, pero no en proporción directa a la
concentración de etanol.
Resolución 1565 2004 MINMINAS: Calidad de gasolina básica RVP máx.: 8.5 ---8.0
psia, Calidad de gasolina oxigenada RVP: 9.3 psia

CALIDAD DE LA GASOLINA: NORMA ASTM 4814. Requisitos de Volatilidad de
Gasolina. Calidad gasolina en Colombia A: 10 % de Evaporación a T= 158°F; 50 % de
Evaporación a T= 170-250°F; 90 % de Evaporación a T= 374°F¸punto final de
ebullición T= 437°F; RVP 8.0 psia (E10 RVP= 9,3). EPA permite que el E10 exceda
atañe 10 psi por encima de RVP de la gasolina básica.

EFECTOS DEL RVP
Para combustión eficiente el combustible debe entrar a la cámara de combustión en
forma de vapor.

Alto RVP causa falla por intermitencia en suministro de combustible y aumento en
perdidas por evaporación. Afecta manejabilidad

Bajo RVP dificulta encendido y causa respuesta pobre a aceleración. Afecta
manejabilidad

El RVP Varía directamente con la temperatura del combustible. A mayor temperatura,
mayor volatilidad.

En países con estaciones, se regula por áreas y estaciones climáticas. En verano es del
orden de 7.0 psia y en invierno alrededor de 13 psia.

MATERIAS PRIMAS PARA PRODUCCION BIOETANOL
BIOMASA:
CAÑA DE AZUCAR
REMOLACHA AZUCARERA
MAIZ, BATATA, YUCA
MATERIAL LIGNO-CELULOSICO
PRINCIPALES PRODUCTORES BIOETANOL




En E.U. existen 74 plantas que producen etanol de maíz y existen otras 15 en
construcción.
• Europa, Japón, India y China consumen 4500 millones de litros de etanol.
En el viejo continente planean mezclar en 2010 un 5,75% de este combustible con nafta.
Nigeria produce 39 millones de toneladas métricas de yuca, su meta es usar la mayor
parte de esta como materia prima para etanol.
Francia tienen sistemas para producir en la misma planta, etanol de remolacha durante
el otoño, y de trigo el resto del año.
 Próximamente se pondrá en marcha en Francia una planta de 2,6 millones de
hectolitros de bioetanol, y otra de 3 millones de hectolitros.

Actualmente, Brasil es el principal productor mundial de etanol de caña. Produce
alrededor de 315 millones de toneladas de caña , y cerca de 2/3 de esta es utilizada para
la producción de etanol. Brasil cuenta con cerca de 300 destilerías y más de 225
ingenios.

COMPETITIVIDAD COMPARATIVA
PRODUCTORES DE ALCOHOL:
INGENIOS CAUCA (300000 l/dia), MANUELITA (275000 l/dia), MAYAGUEZ
(250000 l/dia) PROVIDENCIA (150000 l/dia), RISARALDA (100000 l/dia).

CONSUMIDORES
AREA    INFLUENCIA   DE    DISTRIBUIDORES    MAYORISTAS                         EN
i)SUROCCIDENTE COLOMBIANO, ii)BOGOTA HASTA VILLAVICENCIO


TECNOLOGIA DE PRODUCCION DE ALCOHOL CARBURANTE A PARTIR
DE CAÑA. CADENA PRODUCTIVA

1. FABRICA DE AZUCAR produce: Azucar, Jugos y mieles, Energía
Planta de producción de alcohol PAC: aprovecha las mieles y parte del jugo para:
fermentar, destilar( produce etanol hidratado), deshidratar (produce etanol anhidro
99.6%).

Etanol se almacena cumpliendo la NTC 5389: ETANOL ANHIDRO
COMBUSTIBLE DESNATURALIZADO Y SU MEZCLA CON GASOLINAS.
ALMACENAMIENTO

REQUISITOS DE ALMACENAMIENTO:
  • Materiales
  • Manejo en plantas de produccion y distribuidores mayoristas y minoristas
  • Tanques y cubiertas de tanques

Para el cargue de despacho se desnaturaliza con gasolina (1%).

2. Transporte de alcohol anhidro deshidratado: requiere tanques dedicados cumpliendo
la NTC 5414 ETANOL ANHIDRO DESNATURALIZADO. TRANSPORTE , la
cual establece: El carrotanque o camión cisterna debe cumplir los requisitos de la
normas vigentes, para cargue por el fondo y sistemas de seguridad (véase el Anexo E)
….el Etanol, líquido inflamable de la Clase 3, se puede transportar en tanques DOT 406,
DOT 407, DOT 412 y en otros de mayores especificaciones por tener Flash Point de
13 °C (55 °F) y Presión de Vapor de 2,3 PSIa a 37,8 °C (100 °F)

Cada etapa de la cadena debe garantizar cumplimiento de la calidad del Etanol,
conforme    la   NTC      5308    ETANOL       ANHIDRO        COMBUSTIBLE
DESNATURALIZADO Y SU MEZCLA CON GASOLINAS.

LOS ACTORES DE LA CADENA PRODUCTIVA                             están regulados por
RESOLUCION 180687 MINISTERIO DE MINAS Y ENERGÍA: REGULACION
TECNICA o Reglamento Técnico, tiene por objeto establecer los requisitos técnicos y
de seguridad para la producción, acopio, distribución y puntos de mezcla de alcoholes
carburantes, de conformidad con lo dispuesto en la Ley 693 de 2001, con el propósito
de minimizar los eventuales riesgos que puedan afectar la seguridad de los usuarios,
prevenir prácticas que induzcan a error y disminuir las emisiones al medio ambiente
por su uso.
Campo de aplicación de la Regulación Tecnica:
       Producción, despacho y comercialización de alcoholes carburantes.
    • Cantidad y calidad de los alcoholes carburantes.
    • Transporte de alcoholes carburantes.
    • Mezcla de alcoholes carburantes con combustibles básicos.
    • Distribución Mayorista de Combustibles Oxigenados.
    • Distribución minorista de combustibles oxigenados

3. Distribuidos Mayorista. Realiza la mezcla Gasolina – Etanol hasta obtener E10. La
mezcla se realiza en linea en el momento de cargue del transportador hacia estaciones
de servicio EDS
4. Transportador mezcla de combustible E10.
5. EDS para aceptar y recibir una entrega de combustible E10, realizara una prueba de
calidad al combustible siguiendo la metodología y los pasos dados en el Artículo 30
Resolución 181069 de 2005 Ministerio de Minas y Energía.
La EDS esta obligada a mantener sus instalaciones y tanques de almacenamiento de
combustible protegidos de cualquier contaminación con agua.

PERSPECTIVAS DE INVESTIGACION
1.Comprobar y mejorar eficiencia energética comparativa
                             12


                             10
 energy output/input ratio




                             8


                             6


                             4


                             2


                             0
                                  Sugarcane   Sugar beet      Wheat straw      Corn   Wood
                                                           ethanol feedstock
2.Comprobar y mejorar productividad y eficiencia de producción
                       Rendimiento         Rendimiento
      Cultivo           Agrícola            en Alcohol
                        Tn/Ha/Año                l/Tn            l/Tn/Año
      Caña De
      Azúcar               40 - 20                70           2.800 - 8400
        Yuca              10 - 40                 180          1.800 – 7200
     Camote               10 - 40                 125           1.250 – 5000
    Remolacha
    Azucarera             10 - 40                 120           1200 - 4800
   Zorgo Dulce             20 - 60                55           1.100 – 3.300
        Maíz                1 - 40                400           400 – 1.600




3. Desarrollo de tecnologías de segunda Generación para producción Etanol

MEDIO AMBIENTE

Producción de VINAZAS: 2 lt vinaza/lt etanol (Colombia) FERTIRRIGACIÓN y
COMPOSTAJE

Las vinazas contienen en promedio, 8.43% de materia seca, 3.3% de cenizas, 0.64% de
nitrógeno total, 4% de proteína cruda, 0.95% de carbohidratos totales 0.75% de azucares
reductoras, 0.29% de sodio, 0.94% de potasio, 030% de calcio, 0.7% de magnesio. Una
DQO de 40 g/l y una DBO de cerca de 50 g/l. Las vinazas poseen también varios
compuestos fenolitos tales como el ácido gálico, y otros, que contribuyen a su alta carga
contaminante e inhiben el desarrollo de las bacterias anaerobias en los procesos de
fermentación, otros componentes de las vinazas son los taninos (3-4 g/l) y los sulfatos
(3-8 g/l).” Vinazas: Transformación de un Residuo contaminante en un Residuo Útil.
UNICAUCA CIENCIA – Universo de la ciencia, la cátedra y la investigación –
Volumen 1 Marzo de 1996 – I. Bravo y E. Giraldo.

El Compostaje de Vinazas es el metodo de disposición de las mismas en 4 de los 5
productores mayores de Etanol en Colombia. Utiliza la cachaza ( residuo de la planta de
fabricación de Azucar), bagazo y vinaza. Tiempos de producción relativamente altos
(45 a 55 dias) en comparación con los volúmenes de producción de vinaza diarios/
ingenio.

SEGURIDAD ALIMENTARIA

				
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