UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERA FACULTAD DE INGENIERA PETRLEO, GAS NATURAL Y

PETROQUMICA

PLAN DE TESIS

"ESTUDIO TCNICO-ECONMICO PARA LA OBTENCIN DE DIESEL SINTTICO A PARTIR DE BASURA ORGNICA

PARA OPTAR POR EL TTULO PROFESIONAL DE:

INGENIERO PETROQUMICO

ELABORADO POR:

RONALD ALEX CHATA YAURI

LIMA- PER

2013

PLAN DE TESIS

Alumno: Ronald Alex Chata Yauri Cdigo: 20071174F

1. Ttulo: Estudio tcnico-econmico para la obtencin de diesel sinttico a partir de la

basura orgnica

2. Antecedentes y Justificacin:

Antecedentes: Orbis Green Energy es una empresa lder en el rea de la bioenerga que ya est

presente en Venezuela. Con su tecnologa reconocida en todo el mundo tiene la capacidad de usar desechos slidos domsticos, urbanos y extra-urbanos, para producir biocombustibles y combustibles sintticos. Luciano Aletti, presidente de esta organizacin, cuenta que la idea naci con el trabajo del cientfico alemn y especialista en catalizadores, el Dr. Christian Koch, quien durante treinta aos se dedic a imitar los procesos geolgicos naturales que participan en la produccin de petrleo. Hace aproximadamente ocho aos comenzamos a hacer las pruebas para llegar a un catalizador que logra convertir la masa orgnica en diesel. Nuestra materia prima es todo lo que se considera basura: alimentos, plsticos, plantas, tierra, desechos orgnicos, madera, telas, cauchos, cartn, papel, desechos de hospitales, aceite de todo tipo. Este emprendedor explica que si bien existen ya adelantos en otras energas verdes que generan electricidad es innegable que camiones, buques, tractores y otros transportes seguirn usando combustible. Adems esta tecnologa da solucin al problema de la basura, que es un asunto mundial, sin distincin. La empresa boliviana ECO-TRANSFAIR, trabaja bajo licencia de ALPHAKAT GmbH, con sede en Alemania, y se especializa en el desarrollo de tecnologas y procesos catalticos, para producir diesel sinttico, agua destilada y ceniza, basada en la transformacin de la basura. ALPHAKAT tiene las patentes mundiales para las tecnologas de separacin y transformacin del hidrocarbn existente en la

basura. Es una empresa de carcter ecologista, al servicio de entidades pblicas y privadas a nivel mundial.

Justificacin: Actualmente, existe una tendencia mundial para la utilizacin en mayor porcentaje

de combustibles renovables, es decir, que puedan ser obtenidos por fuentes distintas a los minerales. Como pas, el Per no se ha quedado atrs en estas tendencias, por lo que exige la utilizacin de estos biocombustibles en la formulacin de diesel y gasolina que se vende a nivel nacional.

3. Planteamiento del Problema:

La produccin de diesel no abastece la necesidad nacional, se importan insumos para su produccin, se reduce el pool de contribuyentes al diesel en las refineras y contribuir a descontaminar y proteger el medio ambiente.

4. Definicin de los objetivos:

Objetivo General: Proponer la produccin de diesel sinttico a partir de basura orgnica,

aprovechando los insumos disponibles en el pas y abastecer la demanda nacional.

Objetivos Especficos: Seleccionar la tecnologa adecuada, competitiva y probada para la produccin de

diesel sinttico. Evaluar el rendimiento de la obtencin de diesel sinttico a partir de basura orgnica. Realizar un anlisis de aspectos claves tales como la situacin actual del mercado de combustibles y biocombustibles peruano, la normativa legal y ambiental de manera que se pueda determinar la factibilidad del proyecto. Evaluar a partir de qu capacidad sera rentable el desarrollo de plantas de produccin de diesel sinttico a partir de basura orgnica.

5. Marco Terico:

Tecnologas alternativas para la produccin de combustibles: Proceso CTL, Proceso GTL, Proceso BTL, Biodiesel, Proceso KDV

El desarrollo tecnolgico de ALPHAKAT KDV

El doctor Cristian Koch fundador y principal cientfico, desarroll desde el ao 1971 las primeras tecnologas, que utilizan los diferentes modelos de las plantas de ALPHAKAT; actualmente funcionan varias plantas en diferentes pases como: Alemania, Canad, Mxico, Italia, Espaa, y otros.

Descripcin bsica del proceso

Tecnologa KDV (transformacin de basura en diesel sinttico):

KDV son las siglas de Katalytische drucklose Verlung, que en espaol significa Proceso de Despolimerizacin Cataltica. Es una tcnica de despolimerizacin, es decir, de transformacin qumica de materiales reciclados polmeros artificiales o naturales e hidrocarburos de cadena larga ms la adicin de un catalizador de zeolitas a menos de 400 C, sin la presin de hidrocarburos alifticos de cadena corta, paralelo al aceite liviano sinttico (gasoil) convertido.

La eficiencia del KDV depende de la materia prima, y es entre un 30% (para la biomasa) y hasta el 90% (con un alto poder calorfico de plsticos y aceites). Como aplicacin principal, convierte residuos en combustible (diesel sinttico).

Imitando al proceso natural

Como resultado de intensas investigaciones durante las ltimas dcadas, el ingeniero alemn DR. Christian koch cumpli la construccin de esa planta que le permite simular la conversin natural de biomasa cruda en diesel al nivel industrial.

La tabla menciona la diferencia de la Madre Tierra y ALPHAKAT

Qumicamente

El proceso est sostenido por catalizadores, lo que permite manejar el proceso con bajas temperaturas (entre 270 y 350 grados centgrados) y una ligera presin. La eficiencia de la conversin excede cualquier sistema competitivo: koch garantiza la conversin de 30% de peso seco en el caso de biomasa y 80% en el caso de plstico. Adems, estudios independientes mostraron una eficiencia hasta ms que 90% para la conversin de aceite en diesel.

Tecnologa KDV Alemana Es un proceso termoqumico llamado despolimerizacin cataltica sin presin a

travs del cual se obtendra un aceite o diesel a partir de diversos insumos orgnicos. Catalizador sinttico: altamente selectivo y activo Almina silicato de sodio. Temperatura 250C Turbina de Alta Friccin, opera a bajas temperaturas de reaccin (entre 260 y 350), baja presin y ausencia de oxgeno.

Materia prima

La basura es la materia prima de gran valor energtico para la conversin de basura en diesel, como pueden ser:

Plsticos de todo tipo, Cauchos, Neumticos de automviles, Aceites usados, Ceras, Grasas, Incluidos aceites de transformadores y Aceites hidrulicos, Desechos de la agricultura, Productos de desechos de animales y alimentos Residuos hospitalarios, esterilizados, deshidratados y secos, as como todos los residuos de refinados, breas, alquitranes, etc. y cualquier biomasa.

En sntesis, sirve todo pero no materiales como: piedras, metales, cermicas y vidrios.

Funcionamiento

El material de entrada es reducido a pequeas fracciones y mezclado con un catalizador, que produce el corte controlado de las cadenas de hidrocarburos, y, segn las firmas que promueven esta tecnologa, logra la fijacin en fase lquida de los metales pesados (plomo, cadmio, zinc, etc.) y halgenos presentes en las materias primas.

Se ha insistido que, dependiendo del insumo, estas plantas alcanzaran un rendimiento energtico de hasta 80/90%. El combustible diesel obtenido que podra ser utilizado, por ejemplo, en automviles.

Proceso de transformacin KDV

Esquema de Proceso Tcnico

Diagrama de flujo de la Planta KDV

Mdulo de la Tecnologa KDV

Patentes

La empresa boliviana ECO-TRANSFAIR, trabaja bajo licencia de ALPHAKAT GmbH, con sede en Alemania, y se especializa en el desarrollo de tecnologas y procesos catalticos, para producir diesel sinttico, agua destilada y ceniza, basada en la transformacin de la basura. ALPHAKAT tiene las patentes mundiales para las tecnologas de separacin y transformacin del hidrocarbn existente en la basura. Es una empresa de carcter ecologista, al servicio de entidades pblicas y privadas a nivel mundial.

Certificado anlisis de diesel KDV

Comparacin de tecnologas de produccin de biocombustibles

Comparando las tecnologas de conversin en base de la tabla abajo se puede apreciar la eficiencia de la KDV, la cual tiene adems la ventaja de una altsima flexibilidad con respecto a la materia prima.

Economa de procesos Con una planta de transformacin, tiene un costo de aproximadamente 35 millones

de dlares. En menos de dos aos se recuperara la inversin. La planta transformar hasta 50 toneladas de basura en 12.000 litros diesel cada 24 horas a un costo de aproximadamente de $ USD 0.32 por litro. En una hora se puede conseguir 500 litros de diesel. El inventor DR. Koch da una garanta de eficiencia en caso de derivados de crudo, plstico, aceite usada, etc. De min. 80 % y en el caso de materia prima y secada de min. 30 % Desde el punto de vista financiero, la produccin de combustible ofrece un mercado seguro y precios crecientes.

Costos y Rentabilidad Desde el punto de vista financiero, la produccin de combustible ofrece un mercado

seguro y precios crecientes. La rentabilidad de la planta KDV depende sobre todo de la diferencia entre el costo de la produccin y el precio de venta por litro. Segn ALPHAKAT el costo de un litro de diesel es de 0,23 .

Beneficios econmicos Produccin de diesel de buena calidad que puede ser comercializada para obtener

rentabilidad. Incrementamos la disponibilidad de combustible para el sector de transporte a un precio accesible, con una calidad elevada y con un cetano de 60 o ms. Generamos fuentes de empleo (directo e indirecto en la planta y en el pre-proceso). Ahorro en el manejo de la Basura, abaratamos los costos de entierro y tratamiento. Incentivar el reciclaje, para la generacin de ingresos por la venta de materiales reciclables. (vidrio, metales o botellas etc.). Esta energa producida (Diesel) es fcil de almacenar, transportar y guardar, en comparacin a otros tipos de energas, Ejemplo: la energa elctrica no se puede guardar. Disminuimos la subvencin a este combustible acorde a la cantidad de diesel sinttico que producimos en planta. Los motores de los vehculos se vern beneficiados al incrementar su rendimiento y durabilidad, disminuimos el consumo aproximado 20 % (ms larga vida del motor con un Diesel de alta calidad). Despus del pago de un crdito se genera para el municipio o empresa mixta un ingreso neto. Gracias al proceso, se produce tambin agua, ceniza o alquitrn que sirve para asfalto, los mismos que pueden ser comercializados.

Beneficios Ambientales Disminuir la contaminacin del aire por la presencia de gases txicos (CO2,

Metano, Furanos, Halgeno etc.) Reducir los niveles de contaminacin del agua, al igual que las enfermedades ligadas a la contaminacin. Fomentar productos agropecuarios naturales y sanos. Disminucin de contaminacin por el uso de combustible tradicional. El Diesel sinttico, es ms fino, tiene ms potencia y representa un ahorro del 20 % en comparacin del Diesel actual. Reduccin del nmero de botaderos, ya que, usamos la Basura como materia prima. Eliminacin de Lixiviados (jugo) de Rellenos Sanitarios Botaderos (que se produce en varios aos). Mantenemos ms limpios nuestros hogares, calles, ciudades y todos los milagros naturales que tenemos. Eliminamos la contaminacin de los suelos por los lixiviados, que contaminan por lo menos de 10 a 20 aos. Los diferentes componentes de la basura tienen un gran valor energtico y lo aprovecharemos todo. Estamos cerca de un colapso en el mercado de las energas a nivel mundial, los depsitos de petrleo estn llegando a su fin, igual que los depsitos de gas, pero el mundo necesita de los carburantes, y aceite para la calefaccin, transporte, industria, agricultura. Usamos un material sin valor (Basura) con xito del valor energtico (de 70 a 80%), en comparacin con Bio-Diesel, no depredamos flora y fauna, no necesitamos riego, fertilizantes o abono qumico. Diesel convencional, tampoco no necesitamos perforaciones que destruya el medio ambiente y las refineras no tienen este xito en la transformacin de petrleo a diesel.

Beneficios sociales Generamos fuentes de empleo, con un sueldo justo, incluidos beneficios sociales y

seguridad (cadena de desarrollo: generacin de empleos indirectos, como tiendas, puestos de comida y transporte etc.) para el personal que trabajara en la planta. Esta tecnologa es adecuada a las leyes Nacionales. Actualmente, no se cumple a cabalidad el artculo 33 de la Constitucin Poltica del Estado Plurinacional de Bolivia (las personas tienen derecho a un medio ambiente saludable, protegido y equilibrad). Disminucin de enfermedades causadas por la contaminacin. Reducimos la migracin de la juventud, ofreciendo fuentes de trabajo e incentivando una mejor calidad de vida. Generamos ms empleos en el rea de basura orgnica, impulsamos nuevas fuentes de empleo en la recoleccin, transporte y secado de restos de rboles, ramas y otros, que actualmente no tienen utilidad. Presentamos un buen ejemplo, los trabajadores bolivianos y los productos bolivianos tienen una alta calidad. Es el descontento poblacional de las familias con sus pocos ingresos, pero no al generar empleo y un mejor ambiente.

Beneficios polticos La Gobernacin y toda la autoridad generaran proyectos para el desarrollo del pas,

darn fuentes de empleo y darn cumplimiento a la ley. Al disminuir la subvencin a los combustibles quedan recursos disponibles para inversiones en otros rubros. Disminucin del contrabando de productos subvencionados. Impulsamos una poltica de preservacin, proteccin y cuidado del medio ambiente. Creacin de campaas para la seleccin y reciclaje de basura. La gente sabr ahora que la basura es materia prima y que producimos con ella el (Combustible Diesel). Tenemos la responsabilidad para las futuras generaciones.

Seguridad de la Planta Las medidas de seguridad previstas pueden parecer innecesarias ya que ni el

material de partida (basura) ni el producto final (diesel) son sustancias peligrosas clasificadas, para mayor seguridad la planta estar conectada al satlite y as poder detectar fallas o anormalidades que se presenten. La planta genera su propia energa elctrica, utilizando el mismo combustible del 5% al 10%. El proceso de la planta es totalmente cerrado no hay fuga de gases txicos, y no tiene chimenea. La nica emisin de gas de la planta, es del escape del motor a diesel, que produce corriente y calor para el funcionamiento de la planta.

Plantas existentes en el mundo

Al nivel mundial actualmente existen plantas de uso industrial reconversin de basura en diesel, ubicados en Alemania, Italia, Espaa, Bulgaria, que trabajan con basura domstica, restos de brea y desechos agrcolas. En Alemania, se montaron las dos primeras plantas en una procesadora de cartn, se amortizaron los equipos en 17 meses. Tambin hay planes en Noruega, Suecia, Italia, India, Espaa, Bulgaria, Austria y Suiza, y planes en Aruba y Colombia .

Plantas como esta han sido instaladas en Mxico en el 2004 y opera desde 2007 en Canad.

Llenado del circuito alternativo con combustible sinttico

Demostracin del funcionamiento con el combustible sinttico

Noticias en Per Usarn residuos slidos: KDV instalar planta productora de biodiesel. Concejo aprueba suscribir un convenio para cesin de terreno. Publicado en el diario Correo de Moquegua en su pgina 7 de la edicin del martes 28 de febrero 2012.

24 de marzo 2012. (Luis Heredia Gonzales) en Per. El expositor de tecnologa KDV de la empresa ALPAKAT, Juan Garay Montes, quien difunde el proyecto de produccin alternativa de combustibles Biodiesel a travs de la utilizacin de residuos slidos, seal que el cometido es convertir la basura que produce Lambayeque en Biodiesel; un combustible cristalino, natural, sin purano ni biotoxinas

Garay Montes, espera que Lambayeque se sume a ejecutar este proyecto, adems en Espaa se instal y estara operativa una planta KDV-700 con lo ltimo en tecnologa para Europa. De otro lado, seal que esta tecnologa sera muy provechosa para la ciudad de Chiclayo, toda vez que se produce ingentes cantidades de basura que no se recoge en su totalidad y lo recolectado se deriva al botadero de Reque, siendo esta una oportunidad para solucionar el problema de la basura a travs de la instalacin de una planta con tecnologa KDV. Esperamos la decisin de los gobierno locales y regionales para emprender este proyecto, si ellos no tienen el dinero, nosotros buscaremos los recursos para la instalacin de plantas con tecnologa KDV en su localidad, aadi. Precis que si un gobierno local o regional quiere armar un expediente tcnico para la elaboracin de biodiesel con la referida tecnologa, ALPAKAT, buscara su financiamiento pero con el visto bueno del Ministerio de Economa y Finanzas. En este momento, ALPAKAT tendra acuerdos con municipios del sur del pas como Moquegua, Arequipa y Tacna para la elaboracin de los expedientes tcnicos, en ese mismo camino, estara la Municipalidad de La Victoria en la provincia de Chiclayo.

6. Conclusiones y recomendaciones Se determina que el proyecto es factible tcnica-econmicamente y se tiene que

ser financiado por Petroper o el ministerio de economa y finanzas para construir una planta de KDV para cubrir la demanda nacional. Esta tecnologa es muy eficiente, autosustentable y capaz de entregar una serie de beneficios debido a que surge como alternativa para mejorar condiciones ambientales y econmicas al reducir en forma considerable los desechos haciendo un aprovechamiento energtico.

7. Formulacin de la hiptesis

La instalacin de un complejo para la produccin de diesel sinttico a partir de basura de origen orgnico es factible tcnica y econmicamente, permitiendo generando ahorros en emisiones de gases de efecto invernadero y aprovechando insumos disponibles en el pas. La hiptesis a comprobar en el presente trabajo depende de ciertas variables, entre las que se destacan: El volumen y la composicin de las plantas La inversin de capital necesaria para llevar a cabo el proceso La influencia de las proyecciones del costo de crudo en la economa del proceso. La calidad del biocombustible a obtener y sus proporciones mximas que se

puedan ser mezcladas con el diesel de origen mineral.

En el trabajo de tesis se debern encontrar las relaciones que afectan estas variables de manera que se pueda determinar los escenarios ms favorables a la implementacin de esta tecnologa en el pas.

8. Metodologa del trabajo de Tesis:

El trabajo de tesis tomar la forma de un proyecto de investigacin ya que se intentar probar la viabilidad de la produccin de diesel sinttico. Para llevar a cabo de manera satisfactoria el presente proyecto de tesis ser necesario desarrollar un conjunto de labores de manera organizada aplicando una metodologa

de anlisis-sntesis. Se cree conveniente iniciar realizar el estudio del tema de tesis afrontando los siguientes temas: Anlisis de la situacin actual del mercado de combustibles y biocombustibles en el

Pas Identificacin y Formulacin del Problema. Estudio de la viabilidad legal y ambiental de proyectos de obtencin del biodiesel. Anlisis y Seleccin de Tecnologas Balance de masa y energa del proceso seleccionado para uno o ms cargas seleccionadas Simulacin en Estado Estacionario Dimensionamiento y costeo de equipos Estudio preliminar de riesgos en operacin de la planta Anlisis de ingresos incrementales. Anlisis de costos operativos como egresos incrementales. Evaluacin Econmica y Financiera Anlisis de sensibilidad Conclusiones y recomendaciones.

9. Cronograma de trabajo:

De acuerdo al desglose de labores realizado en la metodologa de trabajo, se debe hacer un cronograma para el desarrollo de las labores de investigacin que permita completar el proyecto de manera ordenada y en un intervalo de tiempo razonable.

10. Bibliografa: http://www.alphakat.de/temp/index.php http://www.eco-transfair.com/tecnologia-2/kdv-tecnologia-planta-

transformadora-de-basura-en-diesel/el-desarrollo-tecnologico-de-alphakat/ http://prezi.com/-zbid-pmvzkw/proyecto-para-la-produccion-de-diesel-sintetico-o-aesd-a-partir-de-biomasa-obtenida-de-desechos-forestales/ http://ambionik.net/3.html http://biodiesel.com.ar/6701/el-plastico-como-materia-prima-para-crear-diesel

http://www.conep.org.pa/eventos-y-noticias/216-grupo-technologies-presenta-proyecto-para-la-produccion-alternativa-de-combustible-con-la-tecnologia.html http://orbisgreenenergy.blogspot.com/2012/04/que-es-la-tecnologia-el-kdv-proceso-de.html http://www.enrenovables.com/transformar-residuos-plasticos-en-combustible-diesel/ http://www.geepglobal.com/ http://grupoiniciativaanticorrupcionilo.blogspot.com/2012/02/usaran-residuos-solidos-kdv-instalara.html http://ecoplasticvenezuela.blogspot.com/2011/12/tecnologia-kdv-para-la-conversion-de.html http://www.youtube.com/watch?v=lYvmv8xSNYc http://www.youtube.com/watch?v=I2PVYnHqY2c http://www.zertube.com/watch-q1Y9j_h7eUs-kdv+la+solucion http://www.zertube.com/watch-5eQa9exynRA-essential+alphakat+kdv+e+5000+plant+360p http://www.youtube.com/watch?v=Ux7pu_cTdpk http://www.youtube.com/watch?v=s6FvR9JX3Sk http://www.zertube.com/watch-77MItransB2ZKJc-alphakat+bienvenidos+en+espanol

11. Noticias en Per http://noticias.universia.edu.pe/en-portada/noticia/2008/08/12/728717/seminario-kdv-futuro-combustible-impacto-region.html http://eldigital.pe/publicacion/2012/12/08/catpol/proponen-uso-de-tecnologa-alemana-para-transformar-la-basura-en-biodiesel#.UpsBntJLMfR