Avances y perspectivas de la producciAvances y perspectivas de la produccióón de biodin de biodiéésel sel

a partir de aceite de palma en Colombiaa partir de aceite de palma en Colombia

VI Reunión Anual de Comités Asesores de Investigación

Mónica Cuéllar Sánchez

Contenido

• Posibilidades del aceite de palma

• Biocombustibles

• Situación en Colombia– Cultivo de la Palma de Aceite

– Combustibles Diesel

• Avances proyecto biocombustibles

Transesterificación

Sulfo

naci

ónPosibilidades de Transformación del Aceite

de Palma

ACIDOS ACIDOS GRASOSGRASOS

Metil esteres α-sulfonados

GLICEROL

Hidrólisis

Reacción con NH3

Aminas Grasas

Suavizantes de Tela

METIL ESTERES

Sulfonación / Etoxilación

Hidrogenación

Posibilidades de Transformación del Aceite de Palma

ALCOHOLES GRASOSSurfactantes no iónicos

Ácidos GrasosAlcoholes grasos

Son productos

derivados de fuentes

renovables (biomasa),

que pueden utilizarse

en motores Diesel por

sus características

físico-químicas.

Los Biocombustibles

Cuales son las fuentes de Biocombustibles?

[Choo, Y.M et Al En: OFIC 2004]

Biocombustibles

Aceites Vegetales

Esteres de aceites (metil / etil)

Alcoholes producto de procesos de fermentación

Micro emulsión de alcohol / agua en aceite vegetal

Productos de pirolisis

Qué es el BIODIESEL?

Se denomina Biodiesel a la mezcla de esteres metílicos o etílicos de ácidos grasos derivados de aceites de origen vegetal o grasa animal.

Se producen a partir de la reacción de transesterificación del aceite con un alcohol ( metanol o etanol)

+ 3CH3OH 3 +

BIODIESEL

ACEITE DE PALMA

ALCOHOLMetanol o Etanol

1 ton

0,150 ton

Metanol US$320/tonEtanol US$700/ton

+

CATALIZADOR(Metóxido de Na / K)

GLICERINA

BIODIESEL

Cómo se produce el biodiésel?

Proceso deTransesterificación

En presencia de 0,100 tonGlicerina US$500/ton

1,05 ton

+

• Taponamiento de filtros, líneas e

inyectores

• Mayores depósitos de carbón en cámara

de combustión (inyector, pistón y culata)

• Excesivo desgaste del motor

• El aceite lubricante se degrada por

polimerización del aceite

• Hay espesamiento y contaminación del

lubricante

• Taponamiento de filtros, líneas e

inyectores

• Mayores depósitos de carbón en cámara

de combustión (inyector, pistón y culata)

• Excesivo desgaste del motor

• El aceite lubricante se degrada por

polimerización del aceite

• Hay espesamiento y contaminación del

lubricante

Uso de aceites vegetales puros como Combustibles( Estudios de aceite de soya y girasol)

• Disponibilidad inmediata

• Requiere menor monto de

inversión.

• Se conoce ampliamente la

tecnología de su producción.

• Disponibilidad inmediata

• Requiere menor monto de

inversión.

• Se conoce ampliamente la

tecnología de su producción.

Desventajas Ventajas

Desventajas

• Requiere una tecnología adicional de

fabricación, por ende mayores

inversiones.

• No hay experiencias de producción de

biodiésel de aceite de palma a nivel

industrial en el mundo.

• Requiere una tecnología adicional de

fabricación, por ende mayores

inversiones.

• No hay experiencias de producción de

biodiésel de aceite de palma a nivel

industrial en el mundo.

Uso de biodiésel como Combustibles

• Se utiliza directamente puro o en mezclas

con Diesel

• No requiere modificaciones del motor.

• Por su alto número de cetano, tiene un

tiempo corto de ignición y es un excelente

combustible.

• Reduce las emisiones de CO, material

particulado y SOx.

• Se utiliza directamente puro o en mezclas

con Diesel

• No requiere modificaciones del motor.

• Por su alto número de cetano, tiene un

tiempo corto de ignición y es un excelente

combustible.

• Reduce las emisiones de CO, material

particulado y SOx.

Ventajas

Fuente: Basiron, Y; Choo, Y.M., MPOB (2004)

Producción Mundial de Biodiésel (En Toneladas)

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

1990 1992 1994 1996 1998 2000 2002 2004

Prod

ucci

ón d

e bi

odie

sel (

ton)

Mundo Europa Occidental Asia Norte America Europa Oriental

Fuente: Basiron, Y; Choo, Y.M., MPOB (2004)

Materias Primas utilizadas en la Producción de Biodiésel

Colza84%

OtrosSoyaPalmaGirasol

13%

ME - CPO ME - CPS ME - LPP ME - Colza ME - GirasolContenido de Azufre %peso 0.040 0.002 0.04 0.01Viscosidad @ 40°C CST 4.5 4.6 4.5 5.7 4.6Punto de Deslizamiento °C 16 17 -15 < 0 < 0Indice de Cetano 50 52 52 49 49Calor de combustión kJ/kg 40135 39826 39160 17506 33500Punto de Inflamación °C 174 165 153 230 183

metil esteres de aceitesParámetro Unidades

Comparación entre las características físico – químicas de los metil esteres

Y sobre el impacto ambiental que se sabe?

0

50

100

150

200

250

300

Gra

mos

/ K

m

Biodiésel Diesel Gasolina Gas Natural

EMISIONES CON EFECTO INVERNADERO DE DIFERENTES

COMBUSTIBLES (Ciclo Vital)

Fuente: Estudio sobre la prefactibilidad técnica y económica de la producción en Colombia de los derivados del aceite crudo de palma como carburantes para motores de ciclo diesel. Arturo Infante & Ecología y Entropía- Fedepalma. 2004

Comparación de las emisiones de B100 vs. combustibles diesel

CO HC NOx MP CO2 SOx Ozono* Petrodiesel82.0% 53.0% 106.0% 72.0% 50.0% 2.0% 100.0%62.0% 104.0% 63.0% 25.0% 100.0%65.5% 136.0% 113.4% 67.6% 21.5% 92.0% 100.0%70.0% 7.0% 113.0% 70.0% 0.0% 50.0% 100.0%89.0% 67.0% 105.0% 73.0% 21.5% 100.0%47.0% 19.0% 103.0% 39.0% 100.0%

CO HC NOx MP CO2 SOx Ozono** Petrodiesel96.4% 90.6% 101.2% 85.6% 90.0% 81.0% 100.0%92.0% 101.0% 93.0% 85.0% 100.0%80.0% 70.0% 85.0% 50.0% 100.0%93.1% 107.2% 102.7% 93.5% 84.3% 98.4% 100.0%78.0% 70.0% 102.0% 78.0% 80.0% 90.0% 100.0%97.8% 93.4% 101.0% 94.6% 100.0%89.4% 83.8% 100.6% 87.8% 84.3% 100.0%89.6% 71.9% 101.6% 88.3% 87.2% 86.1% 70.0% 100.0%

Comparación de las emisiones de B20 vs. combustibles diesel

SituaciSituacióónn de la Agroindustria de la Palma de de la Agroindustria de la Palma de

Aceite en ColombiaAceite en Colombia

Evolución del área sembrada en Palma de Aceite (en miles de hectáreas)

Nuevas áreas sembradas Total área sembrada

0369

1215182124273033

1960

1962

1964

1966

1968

1970

1972

1974

1976

1978

1980

1982

1984

1986

1988

1990

1992

1994

1996

1998

2000

2002

2004

0

50

100

150

200

250

1960

1962

1964

1966

1968

1970

1972

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1976

1978

1980

1982

1984

1986

1988

1990

1992

1994

1996

1998

2000

2002

2004

Producción de la agroindustria de la palma de aceite (en miles de toneladas)

0

100

200

300

400

500

600

700M

iles

de T

onel

adas

1980

1982

1984

1986

1988

1990

1992

1994

1996

1998

2000

2002

2004

Aceite de Palma Aceite de Palmiste

Mercado NacionalAceite de Palma 84%

Aceite de Palmiste 7,9%

Jabones y Concentrados

9,6%

Aceites comestibles

90,4%

Exportaciones 35%

Interno 65%

Mercado Total Mercado Interno

Mercado del Aceite de Palma Mercado del Aceite de Palma -- 20042004

VisiVisióón de la Agroindustria de la Palma de Aceiten de la Agroindustria de la Palma de Aceite2000 2000 -- 20202020

Proyección de producción de aceite de palma 2000 - 2020

0

500

1,000

1,500

2,000

2,500

3,000

3,500

In th

ousa

nd to

ns

2000

2002

2004

2006

2008

2010

2012

2014

2016

2018

2020

632

1000

SituaciSituacióón de los combustibles diesel en n de los combustibles diesel en

ColombiaColombia

Combustibles diesel producidos en ColombiaCombustibles diesel producidos en Colombia

• ACPM – Aceite Combustible para motores

• ACEM – Aceite Combustible Ecológico para motores

S – 4000 ppm

S – 1200 ppm

Norma Combustibles Diesel 2:

Año 2005 - 500 ppm

Año 2006 - 50 ppm

Fuente: “Energía en Colombia 2002 – 2020”, UPME, MinMinas y Ecopetrol

Proyección de la demanda de combustibles en Colombia

0

10000

20000

30000

40000

50000

60000

7000020

02

2003

2004

2005

2006

2007

2008

2009

2010

2011

2012

2013

2014

2015 2016

2017

2018

2019

2020

Tcal

DIESEL GNV GASOLINE JP-A y AVIGAS

Fuente: “Energía en Colombia 2002 – 2020”, UPME, MinMinas y Ecopetrol

Consumo proyectado de Diesel y Gasolina (bpd)

-

20,000

40,000

60,000

80,000

100,000

120,000

140,000

160,000

2002 2006 2010 2015 2020

Bar

riles

pord

ía

Diesel Gasolina Importaciones Diesel + Gasolina

Año Barril / día Ton/día Ton /año

2004 70,000 10,016 3,655,805

2020 130,000 18,601 6,789,352

Proyección de crecimiento del consumo de Diesel en Colombia *

*UPME: Unidad de Planeación Minero Energética – Ministerio de Minas y Energía

• En Colombia, el combustible diesel produce altos niveles de emisiones, especialmente

en Bogotá

Niveles de contaminación en Bogotá

Emisiones de NOx y de SOx

0102030405060

2001 2002

ppb

SO2 NO2 Norm SO2 Norm NO2Emisiones de CO

0

2

4

6

8

10

12

2001 2002

ppm

CO Norm CO

Material Particulado

020406080

100120140160180

2001 2002 2003

UG

/M3

PST PM10 Norm (60 ug/m3)

Futuro del BiodiFuturo del Biodiéésel en sel en

ColombiaColombia

• Las pruebas realizadas con biodiésel de palma, se han realizado en lugares sobre el nivel del mar (Malasia). No hay pruebas realizadas en condiciones geográficas similares a Colombia.

• Debido a las diferencias químicas entre el aceite de palma y los otros aceites, esto hace necesario que se evalúe el efecto del alto punto de nube en el comportamiento del motor

• Se requiere definir la mezcla optima a utilizar en el país y si existen nichos específicos

• Definir la tecnología más apropiada para la producción de biodiésel, acorde con la situación del país. (materia prima, estrategias de distribución y nivel de inversión, etc...)

Hechos sobre el biodiésel de palma

Posibilidad de utilizarse en mayor proporción en sistemas de transporte masivo (Transmilenio).

Incremento del consumo interno de aceite de palma

Iniciativa del Gobierno.

Déficit de diesel para suplir la demanda local.

Disponibilidad de materias primas

Necesidad de reducir el nivel de contaminación de las grandes ciudades (Bogota, Cali, Barranquilla, etc...).

Necesidad de mejorar la calidad del diesel en el país

Inicio del usode biodiésel en Colombia

(2008)

Suficiencia energética

Situación Nacional

Regulacion de la Ley 939

Aprobación Ley 193

Iniciativa privada

Cantidad de aceite de palma requeridas para la producción de biodiésel

hectarias / año (ton / year) (barriles / año) (Litros / año)

B5 50,121 195,472 1,355,989 211,500,661

B10 100,242 390,944 2,711,978 428,492,521

B15 150,363 586,416 4,067,967 642,738,781

B20 200,484 781,888 5,423,956 856,985,041

Consumo de diesel - bpd 70,000

Producción de aceite de palma - tons (2004) 632,000

BiodiéselAceite de Palma

Avance del Proyecto de Biocombustibles en Avance del Proyecto de Biocombustibles en

ColombiaColombia

Campos de acción del proyecto gremial sobre biocombustibles

Marco Legal

Marco Técnico

Marco Económico

Institucional

Div

ulga

ción

Marco Legal

Marco Técnico

Marco Económico

Reglamentación

Normatividad

Comportamiento del motor

Análisis de Tecnologías

Evaluación ambiental

Logística

Viabilidad económica para la producción de biodieselConformación del precio del aceite y del biodiesel

Análisis de riesgos de producción y comercialización

Institucional

Div

ulga

ción

Marco Legal

Mesa Nacional de Biocombustibles

Trabajar de manera conjunta entre las instituciones publicas y privadas con experiencia y/o interés en el desarrollo del Biodiésel en el País con el fin de definir y desarrollar las

estrategias técnicas, económicas, reglamentarias, logísticas y ambientales que permitan tener un Biodiésel de buena calidad, a precio competitivo, con garantía de abastecimiento y bajos impactos ambientales, a la vez que se contribuye en la dinamización del desarrollo del

campo y se generan nuevos empleos

Objetivo especObjetivo especíífico afico añño 2005.o 2005.Definir el Plan de Acción para la reglamentación de la Ley 939 a nivel nacional.

Marco Legal• Participantes de la Mesa Nacional de Biocombustibles

MINISTERIO DE AMBIENTE, VIVIENDA Y DESARROLLO TERRITORIAL

Gremios Gobierno

Otros

Sectores

BIODIESELBIODIESEL

EN COLOMBIAEN COLOMBIA

GirardotemosProductores de Biodiesela partir de grasa animal

Calidad Mezcla a utilizar

Materias Primas y Subproductos

LogisticaAspectos ambientales

Costos – Precios y Rentabilidad

Paso 1

Reglamentación Ley 939

Grupos de Trabajo

Marco Legal

Dinámica de la Mesa:

• Reuniones cada 10 días

• Reunión mensual de la Mesa

Marco Legal

Avances:

• Calidad – Definió que las Normas Guías son la ASTM 5761 y la EN14214

• Mezcla - Se estableció que se iniciarían las acciones con un B5 (especificaciones de los fabricantes de motores)

• Materias Primas y Subproductos – Seleccionar y priorizar en el corto, mediano y largo plazo, las materias primas de origen vegetal, animal, mineral y sintético requieras (Actividad termina en mayo 2005)

• Costos de producción, precios y rentabilidad – Grupo de trabajo No se ha reunido.

• Logística – En elaboración: Propuesta del sector palmicultor sobre la distribución de biodiésel en Colombia

• Desarrollo tecnológico – Se definió que este grupo trabaja transversalmente en los diferentes tópicos

Marco Legal

Proyecto de Ley 193

• Elaboración documento “Consideraciones sobre el Biodiésel de palma en Colombia.

• Preparación información solicitada por la Comisión V del Senado

• Revisión del proyecto de Ley

Marco Técnico

Evaluación de tecnologías de producción de metil esteres de palma a nivel de planta piloto e industrial.

Evaluación de mezclas de aceite de palma, oleína de palma y metil esteres de palma con ACPM como biocombustible.

Realización de pruebas de ruta para las mezclas seleccionadas.

Análisis de Tecnologías y Comportamiento del motor

Proyectos

Esquema de relación entre actividades y entidades involucradas

Caracterización físico – quimicade mezclas Evaluación comportamiento

del motor (banco – chasis)

Producción en planta piloto (metil ester)Análisis de

tecnologías

Pruebas de larga duración

ECOPETROL ICP

FEDEPALMA

CENIPALMA

Si99(Transmilenio)

CORPODIBGRASCO

Producción en planta piloto (etil ester)

Ensambladoras de vehículos

Marco Técnico

Producción a nivel de planta piloto de Metil - Etil ester de palma.

Puesta en marcha Planta piloto para la producción de etil ester de palma (derivado RBD)

Actividades Optimización de parámetros en la Planta y producción de alquil ester de palma

Pruebas en laboratorio de producción de etil ester a partir de aceite de palma crudo

Marco Técnico

Evaluación de mezclas de aceite de palma y biodiesel con combustibles diesel – Duración 8 meses

Caracterización físico-química de las mezclas de biocombustibles seleccionadas

Actividades

Evaluación de motores en banco de ensayos (diferentes presiones) y chasis dinamométrico

• Fecha posible de inicio del proyecto:

Mayo 1 - 05

• Aceite crudo de palma• Aceite de palma

blanqueado• Aceite de palma y/o

oleína RBD• Metil esteres de palma

Interquim• ACPM• ACEM• Diesel 2 (importado)

ECOPETROL ICP

FEDEPALMA - CENIPALMA

Marco Técnico

Evaluación del comportamiento del motor en pruebas de ruta

Evaluación del comportamiento del motor al utilizar mezclas con metil / esterde palma en buses del Sistema de transporte masivo

• Distancia recorrida: 100.000 Km. / bus• Mezclas a utilizar: B5 – B10 y B20• Seguimiento a los sistemas de inyección de combustible y

componentes de los motores.• Evaluación de las emisiones producidas• Duración: 1 año

Actividades

Diseñar y realizar una estrategia publicitaria conjunta que muestre las bondades del uso de combustibles alternos derivados de aceite de palma

• Fecha posible de inicio del proyecto:

Segundo semestre 2005 ECOPETROL ICP – GRASCO – Si99

FEDEPALMA - CENIPALMA

Marco Técnico

Marco Técnico

• Misión empresarial Biodiésel 2005.

Cámara Colombo Alemana – Fedebiocombustibles

Junio 20 – 30 /05

• Seminarios sobre tecnología y logística de producción de Biodiésel.

•Propuesta en elaboración en conjunto con Lurgi.

•Dirigida a los Gerentes y Técnicos de la Plantas de Beneficio

•Fecha propuesta: Mayo – 05

Actividades complementarias:

Marco Económico

Conformación del precio del aceite y del biodiésel

• Se elaboró propuesta de precios de aceite de palma y biodiésel, como punto de partida para el trabajo conjunto con el Ministerio de Minas y Energía

• Ministerio de Minas y Energía, presentó el Modelo que utiliza para establecer el precio de los combustibles en Colombia

• Reunión con el Sr. Ministro de Minas y Energía

Tema de la reunión:

• Seguimiento al proyecto de Biocombustibles

• Presentación de la propuesta de precios del aceite de palma y biodiésel.