Proyecto Biodiésel-Ecológico

INTRODUCCIÓN

La siguiente Investigación se hace con el fin dar solución al daño ambiental que están causando los residuales de aceites y grasas de origen animal y vegetal debido a su inadecuada disposición final u otros usos indebidos (alimentación animal por ejemplo).

Tanto los aceites y grasas vegetales (AVU) como las grasas animales residuales (GA) pueden ser convertidos en biodiesel mediante una tecnología llamada de trans-esterificación, lo cual genera posibilidades reales de solución, no solo al problema ambiental, sino que permite el desarrollo de una lucrativa empresa que generaría empleo y nuevos recursos para las comunidades.

La Fundación Mayaraxi lleva trabajando en este proyecto por más de cinco años, al principio apoyando al semillero de investigación Mayaraxi de la I.E. La Libertad (Proyecto Ondas Colciencias: Biodiesel-Ecológico) y finalmente como una iniciativa propia, este proyecto se ha venido desarrollando en etapas tal como lo certifica Colciencias. La meta final es la implementación de un SISTEMA INTEGRADO en todos los municipios del Departamento de Santander, se cuenta con estudios como el que adelantamos en convenio con el sector universitario (UNAB, UIS y UTS), tenemos el respaldo de Instituciones como la Cámara de Comercio, sector público (AMB, CDMB y secretaria medio ambiente), honorables Concejales y Diputados, diversas organizaciones ambientalistas y hemos logrado que el proyecto sea aprobado dentro del plan de desarrollo de la administración de Ing. Rodolfo Hernández, quien a su vez ha emitido el acuerdo municipal 019 2018 para su implementación, actualmente se está trabajando en la Asamblea una ordenanza con el fin de implementarlo en el resto de municipios.

La Fundación MAYARAXI y el semillero de investigación “biodiesel-Ecológico” de la I.E. La Libertad (PRAE Mayaraxi) ha analizado todo lo concerniente a esta tecnología y sus antecedentes, a continuación se presentan un resumen de las etapas ejecutadas del proyecto (objetivos específicos), justificación, antecedentes y la descripción de la etapa actual (2020).

OBJETIVOS:

Objetivo General:

Investigar el proceso de obtención de Biodiesel a partir de aceites y grasas residuales de origen animal y vegetal (AVU Y GA), para conocer todo lo relacionado con esta tecnología y poder aplicarlo a las condiciones particulares del país y así contribuir a la solución del problema ambiental por ellos generado mediante la implementación de un SISTEMA INTEGRADO en los municipios del departamento de Santander. b09f40

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Objetivos Especificos:

Etapa I (2013-2014):

  • Implementar una práctica de laboratorio para el estudio de las variables relacionadas con la producción de biodiesel-Ecológico.
  • Conocer y practicar los diferentes tipos de análisis que se hacen a las materias primas y productos terminados del proceso de trans-esterificación con el fin de caracterizarlos. En esta etapa además de la caracterización del producto se realizó el análisis de gases de combustión.
  • Diseñar, construir y puesta a punto de un reactor químico automatizado a nivel prototipo con el fin de establecer una relación de variables del proceso de producción de biodiesel y así inferir los datos de producción.

Etapa II (2015-2016):

  • Diseñar, aplicar y analizar una encuesta para determinar hábitos de disposición, grado de conciencia ambiental y ecológica del encuestado y volúmenes de residuales generados en Bucaramanga.
  • Producir (10 Gl.) y caracterizar Biodiesel producido de acuerdo con los parámetros internacionales para ser considerado combustible y hacer pruebas de campo con un automotor midiendo Km recorrido/Gl
  • Diseñar un sistema de recogida de los residuales de aceites y grasas comestibles en las comunas 9, 10 y 11 de Bucaramanga. (2016-proyecto en convenio con la UIS-grupo investigación ÓPALO-Colciencias).
  • Gestionar la inclusión del proyecto de manejo de residuales AVU y GA en el plan de desarrollo municipal de Bucaramanga (acuerdo 006 de 2016-paginas 194-210 y 419-421) (en colaboración con Concejales y asesores-2016).

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Ver encuestas aplicadas: https://mayaraxi.org/wp-content/uploads/2020/04/impacto-ambiental-analisis-encuestas-anexo-6-1.pdf

Etapa III (2017-2018)

  • Diseñar una estrategia pedagógica y publicitaria para la generación de conciencia respecto al impacto de estos residuales (proyecto en convenio con UTS-2016 y Fundación Mayaraxi).
  • Diseñar una planta de producción de Biodiesel (prototipo) a partir de los residuales de cocina recogidos en las comunas 9, 10 y 11 de Bucaramanga (Proyecto convenio con la UIS- grupo investigación GIEMA-Colciencias 2017).
  • Gestionar a través del Concejo municipal un proyecto de acuerdo sobre el manejo de los residuales de AVU y GA (proyecto acuerdo 037 06/29/2018) y participar en el desarrollo de la política pública ambiental concertada con diferentes organizaciones ambientales.

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Etapa IV (2019-2020)

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JUSTIFICACIÓN:

El problema de la contaminación de los ecosistemas es lo que se quiere solucionar, aunque estos residuales también afectan la salud y la economía del país, esto se puede lograr desde un proyecto productivo como este ya que casi siempre que se habla de solucionar un problema ambiental se piensa en un gasto, este proyecto además de rentable permite la generación de empleo, ahorrar energía, crear conciencia ambiental, entre otros aspectos beneficios. A continuación expondremos el daño que causan estos residuales y porque se justifica poner en marcha la propuesta presentada por la fundación Mayaraxi

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DAÑOS A LA SALUD

DAÑOS A LA ECONOMÍA

  • Al tirarlo por el drenaje, hace que este se tapone, dificultando así el paso fluido del agua por las tuberías, dificultando el trabajo y ocasionando el desgaste de las máquinas que se encargan de la filtración y purificación del agua que luego va a ser distribuida a todos los hogares de la ciudad..
  • Al disponerse directamente en los basureros, contribuye a la generación de lixiviados.
  • Incrementa hasta un 30% los costos anuales de operación y mantenimiento de las plantas depuradoras de agua.
  • la Empresa de Acueducto y Alcantarillado (EAA) de Bogotá gasta 4.400 millones de pesos al año para el tratamiento de las grasas que causan el taponamiento de las alcantarillas de la ciudad, debido a la grasa que se acumula en el sistema. Las grasas solidificadas bloquean el flujo normal del agua residual y generan desbordamientos e inundaciones.
  • Según la gerente del Acueducto de Bogotá, María Carolina Castillo Aguilar, cerca de 9.300 mantenimientos fueron realizados por los equipos de la empresa durante los últimos 12 meses (2019) con el fin de retirar bolas de grasa.
  • Las concentraciones medias de estos residuales se sitúan entre los 40 y los 80 mg/l, pudiendo superar en ocasiones los 100 mg/l. Esto supone que en una depuradora con un caudal de 12.000 m³/día, estén entrando entre 25 y 50 kg de aceites y grasas a la hora, sin tener en cuenta los vertidos puntuales que puedan provenir de actividades industriales. Cada kg de grasa supone entre 2 y 2,5 kg de DQO, lo que implica que las grasas y aceites en su proceso oxidativo, consumen importantes cantidades del oxígeno disuelto en los reactores biológicos, pudiendo generar situaciones puntuales de deficiencia. Pero el problema no acaba aquí, las grasas se oxidan, pero no son fácilmente degradables aeróbicamente, por lo que éstas pueden continuar su tránsito aguas abajo del reactor, manteniéndose presentes en todo el proceso incluso, excepcionalmente, en la salida de la planta. Las grasas que no se extraen por los procesos descritos anteriormente, continúan el proceso, pudiendo llegar a colmatar filtros de arenas, si se dispone de tratamientos terciarios, o siendo finalmente vertidas al medio.
  • La Agencia Americana de Medioambiente [1] (Environmental Protection Association, EPA) ha estimado que en EE.UU., se producen al año, al menos 36.000 desbordamientos de aguas residuales sin tratar procedentes de los sistemas de alcantarillado, de los cuales, aproximadamente el 47 % son debidas a las FOGs (fat, oil and grease).  (United States Environmental Protection Agency (EPA), Report to Congress (EPA 833-R-04-001): Impact and Control of CSOs and SSOs.  ).
  • Según estudios de la Consorcio de Aguas Bilbao Bizkaia y José Antonio González Ubierna. Comparando con el precio medio de la tasa de saneamiento en España, la depuración de un litro de aceite es 700 veces más cara que lo que paga un ciudadano por el tratamiento de su agua residual común.

DAÑOS AL MEDIO AMBIENTE

  • Al llegar a los ríos crea una película que impide su capacidad de intercambio de oxígeno afectando flora y fauna acuática y el ecosistema, también el aceite puede adherirse a las agallas de los peces dificultando su respiración.
  • Los aceites y grasas vegetales son en su inmensa mayoría toxicológicamente inofensivos y se degradan biológicamente, sin embargo el vertimiento directo de los aceites vegetales al suelo puede causar: erosión, pérdidas de fertilidad del suelo, destrucción de hábitats para animales.
  • Si se dispone el aceite vegetal usado directamente en sitios de disposición final de basura, contribuye a la generación y permeabilidad de los lixiviados. Si no se controlan adecuadamente, los lixiviados pueden contaminar los suelos y las aguas superficiales y subterráneas (acuíferos). Como se trata de un proceso contaminante que se produce de manera lenta, sus efectos no suelen percibirse hasta varios años después.
  • Siempre se ha dicho que un litro de aceite contamina igual que mil litros de agua residual. El consorcio de aguas de Bilbao ha analizado esta cuestión en detalle, llegando a la conclusión de que un litro de aceite usado puede llegar a contaminar el equivalente a 40.000 litros de agua.
  • Como fuente de contaminación, un litro de aceite usado contiene aproximadamente 5.000 veces más carga contaminante que el agua residual que circula por las alcantarillas y redes de saneamiento.

VENTAJAS DEL BIODIESEL

  1. La producción de biodiesel BD100 a partir de ACU implica un Ahorro de energía fósil del 21% respecto al uso de aceites crudos y un ahorro del 96% de energía fósil respecto a  la producción de diésel tradicional (CIEMAT 2006) (González Ubierna, et al.  2012)
  2. Cada kg de aceite o grasa recogida se puede transformar hasta un 0.92-0.97 kg biodiesel. Los subproductos del proceso también tienen amplia aplicación industrial.
  3. Características fisicoquímicas similares al Diésel con respecto a la potencia, torque y precio. (General Motors Colmotores – CORPODIB – SENA, Julio de 2002),
  4. Biodiésel presenta un 44%-60% menos emisión de CO2 que las generadas por el diésel tradicional.
  5. Menor cantidad de CO (12% Menos) respecto al diésel. https://sioc.minagricultura.gov.co/Palma/Documentos/005%20-%20Documentos%20T%C3%A9cnicos/005%20-%20D.T%20-%20Documentos%20Benficios%20Biodisel.pdf  
  6. Se puede mezclar con otros combustibles en cualquier proporción o usarse solo.
  7. Numero de cetano Biodiesel (47-51) es ligeramente mayor que el diésel (45-50).
  8. Presenta 40% menos partículas en suspensión que las generadas por el diésel. (Balat, M. y Balat, H. 2010. Progress in biodiesel processing. Applied Energy. 87(6): 1815-1835.)
  9. Presenta un 68-90% menos hidrocarburos sin quemar que las generadas por el diésel.
  10. El potencial de destrucción de la capa de ozono del Biodiesel es 50% menor que la del Diesel. (http://www.biodiesel.org )
  11. Reducción total emisión de sulfatos y óxidos de azufre (componentes de la lluvia acida). (https://www.redalyc.org/pdf/461/46125177011.pdf)
  12. No contiene ni benceno, ni otras sustancias aromáticas cancerígenas (Hidrocarburos aromáticos policíclicos-PAH-) (http://waste.ideal.es/biodiesel.htm )
  13. La utilización del Biodiesel aumenta y mejora la lubricidad del combustible (evita daños en el motor). (http://www.mbm.net.au/b100/index2.html )
  14. Tiene un punto de ignición mayor (200°C) que el diésel (65°C) (es más seguro manejar) (http:///www.oilfox.com.ar ).
  15. La velocidad de degradación es 4 veces más rápida que la del diésel. (menos daño en casos de derrames. (Biodiesel Handling And Use Guidelines NREL (2001); Los Biocombustibles (M. Campus y F. Marcos).
  16. El biodiésel proporciona más energía de lo que cuesta producirlo con una ratio de energía durante el ciclo de vida de 4,5-a-1 (comparado diésel de 0,8-1). (http://www.regfuel.com/es/productos-y-servicios/productos/ventajas-del-biodiesel )

MARCO LEGAL

  • Según la ley 693 del 2001 [Congreso De Colombia, “Ley 693 De Septiembre 19 De 2001,” no. 44, pp. 2–3, 2001. ], se establece que toda población que supere los 500.000 habitantes deberá implementar combustibles con una determinada cantidad de mezcla con biocombustibles, sin embargo en Colombia se logra un máximo del 10%, lo que indica un 90% de diésel y un 10% de biodiesel (B10), ya que la producción de biodiesel a nivel nacional no alcanza a suplir toda la demanda.
  • Adicionalmente, este porcentaje estaría infringiendo la ley 1259 del 2008 [Congreso De Colombia, “Ley 1259 de 2008,” vol. 209, pp. 1–12, 2008.], que indica que se debe dar una disposición final adecuada a todos los residuos y se convertiría en potenciales proveedores ara implementar un proyecto de producción de biodiesel a partir AVU
  • La Resolución 2154 del 2012, Prohíbe la comercialización de aceites usados para consumo humano.
  • La resolución 316 de 2018, “Por la cual se establecen disposiciones relacionadas con la gestión de los aceites de cocina usados y se dictan otras disposiciones” del Ministerio de Ambiente y Desarrollo Sostenible.
  • Constitución Nacional:
    • Art. 49 – Atención de la salud y saneamiento ambiental: Consagra como servicio público la atención de la salud y el saneamiento ambiental y ordena al Estado la organización, dirección y reglamentación de los mismos.
    • Art. 79 – Ambiente sano: Consagra el derecho de todas las personas residentes en el país de gozar de un ambiente sano.
    • Art. 80 – Planificación del manejo y aprovechamiento de los recursos naturales: Establece como deber del Estado la planificación del manejo y aprovechamiento de los recursos naturales, para garantizar su desarrollo sostenible, su conservación, restauración o sustitución.
  • Ley 99 de 1993:  : Crea el Ministerio del Medio Ambiente y Organiza el Sistema Nacional Ambiental (SINA). Reforma el sector Público encargado de la gestión ambiental. Organiza el sistema Nacional Ambiental y exige la Planificación de la gestión ambiental de proyectos. 

ASPECTOS TÉCNICOS

  • La FEDERACIÓN NACIONAL DE BIOCOMBUSTIBLES DE COLOMBIA estimo la producción de biodiesel en Colombia fue de aproximadamente 460.121 mil toneladas durante el año 2017.
  • Actualmente en Colombia existen 11 plantas productoras de biodiesel distribuidas en varias zonas del país. Las plantas productoras son: Biocombustibles sostenibles del Caribe, Oleflores, Romil de la Costa, Biodiesel de la Costa, Odín Energy, BioD siendo la planta que más toneladas produce, 200,000 al año. También están las plantas de Eco-diésel Colombia, Aceites Manuelita, Inversiones la Paz, ALPO y Biocosta Green Energy. (fedebiocombustibles 2018,
  • B100 es una empresa de Cali que produce biodiesel a partir del aceite de cocina usado que recolecta en 500 restaurantes (B100 Eco soluciones verdaderas. Colombia)
  • El biodiesel es uno de los biocombustibles renovables más prometedores y ha tenido un rápido aumento en la capacidad de producción mundial debido a la alta demanda en reemplazo del Diésel puro (Nomanbhay, S., Hussein, R., & Ong, M. Y. (2018, April 3). Sustainability of biodiesel production in Malaysia by production of bio-oil from crude glycerol using microwave pyrolysis: A review. Green Chemistry Letters and Reviews, Vol. 11, pp. 135–157.)
  • La mitad de los cultivos de aceite de palma está dedicada a la producción de biodiesel y el resto a fines industriales y alimentarios (Selfa, T., Bain, C., Moreno, R., Eastmond, A., Sweitz, S., Bailey, C.,… Medeiros, R. (2015). Interrogating Social Sustainability in the Biofuels Sector in Latin America: Tensions Between Global Standards and Local Experiences in Mexico, Brazil, and Colombia. Environmental Management, 56(6), 1315–1329. https://doi.org/10.1007/s00267-015-0535-8 )
  • Para el año 2025, se necesitarán 8,400 barriles de biodiesel por día, lo que se traduce en 55.1% de incremento en la producción. (Informe Biocombustibles en Colombia, UPME, 2009)
  • Los biocombustibles en Colombia han sido promovidos por el gobierno como medio para lograr energía, reducir las emisiones de gases de efecto invernadero y fomentar desarrollo agropecuario (Selfa et al., 2015).
  • Un estudio realizado por la FUNDACIÓN MAYARAXI en convenio con universidades (UIS, UTS y UNAB) y respaldado por COLCIENCIAS determino que en Bucaramanga se están generando alrededor de 30.548 galones de residual ACU/mes, es decir (115.624,1 litros ACU/mes).  http://noesis.uis.edu.co/bitstream/123456789/10860/1/169775.pdf
  • Los aceites de cocina usados y las grasas animales provenientes de los hogares y restaurantes son materias primas potenciales para la producción de biodiesel dado que contribuyen a resolver el problema de eliminación de residuos que éstos mismos generan (Transesterification of soybean oil to biodiesel using CaO as a solid base catalyst X Liu, H He, Y Wang, S Zhu, X Piao – Fuel, 2008 -)
  • En Colombia existen muchos estudios que determinan la viabilidad de los proyectos de producción de biodiesel a partir de ACU. Por ejemplo, un estudio demuestra utilidades operacionales (antes de impuesto) de $1.292.277.867 para una planta procesadora de 720.000 litros mensuales.
    1. Porcentaje de utilidad del 8,97%,
    2. Tasa interna de retorno del 21% y un factor de beneficio/costo de 1.25 lo cual indica que el proyecto es atractivo ya que se tiene un 0,25 por encima de 1 que sería el nivel mínimo de rentabilidad.
    3. Una inversión inicial de 4.481.897.086 COP (punto de equilibrio) se recuperaría en seis meses.
  • En Colombia se importan aproximadamente 50.000 Barriles diarios de diésel ULSD (ultra bajo de azufre), que corresponden al 45% del consumo nacional, lo cual podría ser reemplazado por biodiesel.
  • Los biocombustibles son la forma más económica de mejorar la calidad de los combustibles fósiles, el utilizar aceites residuales lo convierte en algo verdaderamente ecológico.
  • Existe un cartel del ‘aceite pirata’ que recoge este residual generado por algunos restaurantes, hoteles y cafeterías, los cuales a falta de políticas serias de reciclaje lo venden a recolectores informales. Según estudios de Asograsas, el 20 por ciento del aceite que se vende en tiendas y supermercados de sectores populares son los denominados ‘aceites ilegales’. (Huella Ecológica Social. En: Periódico El Tiempo. Mercado negro de aceite, un riesgo en su mesa p. 25, 26, 27. Redacción ELTIEMPO.COM | 4:17 p.m. | 06 de febrero del 2013 )
  • Asograsas (Asociación Colombiana de Aceites y Grasas Comestibles) también ha identificado la reutilización de envases y la alteración del producto con la adición de químicos que le devuelven la transparencia al aceite usado y lo venden como nuevo. Hasta el cloro es usado para el fin de clarificar el aceite usado.
  • El Invima (Instituto Nacional de Vigilancia de Medicamentos y Alimentos) señala que la dificultad de las autoridades sanitarias para controlar el problema se debía a que no existía una reglamentación que permitiera vigilar la venta de aceites usados.
  • Según Nielsen, empresa multinacional de estudios económicos, la ilegalidad en el mercado de ACU pasó de representar el 6 % del mercado en el 2005, al 12 % en el 2008, aumentó un 16 % en el 2009 y hoy en día el mercado negro alcanza el 30 % del consumo en algunas zonas del país.
  • Una acción de alto impacto que ha sido posible gracias a la cooperación con las autoridades de Creta fue la entrega de panfletos informativos adjuntos a todos los recibos del agua a domicilios y empresas, permitió una recogida masiva de ACU.
  • En Colombia los hogares consumen alrededor de 162 millones de litros de aceite vegetal al año, de los cuales la tercera parte (33%) de ésta cantidad se tira a la basura o por el sifón del lavaplatos. Entre 200 y 300 ml de aceite vegetal usado, en promedio, son generados por una familia al mes. (Periódico El Tiempo. Mercado negro de aceite, un riesgo en su mesa p. 25, 26, 27. Redacción ELTIEMPO.COM | 4:17 p.m. | 06 de febrero del 2013, ECOGRAS Colombia. recolección y reciclaje de aceite). (Asograsas, 2014). Si consideramos estos y los aplicamos a Bucaramanga (528.855 habitantes, 132.000 familias aproximadamente), en Bucaramanga se estarían generando entre 26.400 litros (6975 galones ACU) 39.600 litrosa (10.000 galones ACU)
  • Los aceites usados, tanto minerales como vegetales, están considerados como residuos altamente peligrosos, debido a  los efectos que pueden tener sobre la salud, como por los efectos que pueden tener sobre el medio ambiente. (Posibilidad de reciclaje y aprovechamiento de los aceites usados. Cenes para la Producción Limpia (CAR/PL) Plan de Acción para el Mediterráneo, pag 76).
  • Algunos indicadores económicos:
    1. Valor promedio ACU (2018): 1100$/litro
    2. Valor promedio ACU caracterizado (listo para reciclar): 1800$/litro
    3. Valor aceite palma virgen (2018): 2025 $/litro
  • Resolución: 40046 del 31 de Enero de 2020
    1. Precio galón Biodiesel: $12.036,51
    2. Precio litro: $3.180,05 (USD 0,96)

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