biodiesel presentacion df 23-nov-2006

Estudio de factibilidad GTZ-BID sobre el biodiesel como combustible para el

transporte en MexicoResumen ejecutivo

Daniela Thrn, Michael Weber, Franziska Mller-Langer, Gerd Schrder, Oliver Probst

Presentado por Oliver Probst, Tecnolgico de Monterrey

[email protected]

Ciudad de Mxico, a 23 de Noviembre de 2006

Contenido Antecedentes del uso del biodiesel en Mxico Proceso para la produccin de biodiesel y propiedades bsicas

Estudio de factibilidad tcnica-econmica Concepto tcnicos de referencia estudiados Informacin de costos utilizada Costo de produccin del biodiesel a partir de diferentes cultivos

Aspectos de sustentabilidad Reduccin de gases de efecto invernadero

Construccin de escenarios Conclusiones y recomendaciones

Perspectiva econmica El papel de la industria del aceite vegetal Impuestos Recoleccin de aceites vegetales Estndares Interaccin con la industria automotriz Aspectos agrcolas Investigacin y desarrollo

Antecedentes (i)Actividades sobre biodiesel en el Tecnolgico de

Monterrey (ITESM)

Tecnolgico de Monterrey (ITESM) ha estado involucrado en proyectos de investigacin y demostracin desde 1999.

Una planta piloto basada en lotes de 200 litros fue terminada en 2003 y ha sido operando desde 2004.

La produccin abastece actualmente un autobus (ExpresoTec) (B20), dos vehculos Jetta TDI privados y una camioneta H100.

Se ha demostrado la generacin elctrica en horario punta usando un generador Caterpillar de 220kW.

Nueve (9) tesis de Maestra se han realizado sobre el tema del biodiesel.

Intereses actuales estn enfocados a materias primas nuevas integracin de procesos diseo de plantas de mayor capacidad

Nivel 3

Nivel 2

Nivel 1

Biodiesel pilot plant

Diesel engine donated by VW

Bus operated with B20

Jatropha seedlings growing at Tecs green yard

VW Jetta operated being fueled with biodiesel

Caterpillar 220kW emergency plant being operated with B20

Antecedentes (ii)Produccin de biodiesel en Grupo Energticos

Basado en estudios preliminares conducidos en ITESM, Grupo Energticos construy la primera planta comercial de biodiesel en Mxico, ubicada en Cadereyta, N.L.

La planta fue inaugurada en Julio del 2005.

La materia prima es sebo de res con un contenido de cidos grasos

Antecedentes (iii)Otras actividades

En 2004, la Universidad de Vasconcelos en Oaxaca, con supervisin de su rector, Lic. Oswaldo Garca, instal y inaugur una planta de biodiesel de lotes diseada por consultores norteamericanos.

El tamao de lotes es de 150 litros. La produccin es aprovechada en una autobus

urbano (B20)

Biodiesel en la Universidad Vasconcelos de Oaxaca

El Gobierno del Estado de Michoacn tiene actualmente el programa ms ambicioso de produccin de biodiesel a partir de cultivos dedicados.

Inicialmente se contemplaba el uso de la higuerilla, aunque actualmente el enfoque ha cambiado a la Jatropha Curcas (pion mexicano).

Ms de 30,000 hectreas han sido identificadas como aptas.

En una primera etapa se contemplaban cultivos con una superificie de 2000 hectreas.

Tambin se est investigando sobre el aprovechamiento de residuos de aguacate.

Proyecto Biodiesel del Estado de Michoacn

Factibilidad tcnica y econmica (i)Esquema general del proceso

FEEDSTOCK SUPPLY

GLYCERINPURIFICATION

ALCOHOL ESTERPROCESSING

(TRANS)-ESTERFICATION

Oil pressing(mechanical and/or solvent extraction)

FFA < 5% FFA > 5%

EsterificationAcid catalyst,Methanol

Trans-esterification

METHYLESTER

Water

GLYCERIN PHASE

Washing

Distillation

Drying

Water

Aqueous phase, Glycerin phase, Soaps

BIODIESEL1 t

Water

Methanol

Glycerin refining

e.g. H2SO4

e.g. FERTILIZER (K2SO4)

Glyzerin phase

Demethanolzing

CRUDE GLYZERIN~ 0.12 t/tBD

Base catalyst, Methanol

Rendering

Canola~3.3 t/tBD

Soy beans~9.1 t/tBD

Grease~1.0 t/tBD

Palm~5.9 t/tBD

Safflower~4.0 t/tBD

Tallow~1.0 t/tBD

Sunflower~3.7 t/tBD

Jatropha~4.2 t/tBD

e.g. PRESS CAKE

Factibilidad tcnica y econmica (ii)Estndares de calidad para el biodiesel

Actualmente no existen estndares para el biodiesel en Mexico Para fines de referencia se cita el estndar de Alemania En trminos generales, las propiedades del combustible Diesel convencional y el biodiesel

son similares

Property Unit Diesel European standard 590

Biodiesel (PME) DIN V 51.606

Standard properties Density (15C) kg/m3 820..860 875..900 Viscosity (40C) mm2/s 2.00..4.50 3.5..5.0 Flash point C >55 >110 Sulfur content %(wt) 49

Additional properties

Oxigen content %(peso) 0.0 10.9 Heating value MJ/dm3 35.6 32.9 Combustion efficiency % 38.2 40.7

Factibilidad tcnica y econmica (iii)Conceptos de referencia

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Biodiesel conditioning

If necasarry conditioning of the rawmaterial

(Production of vegetable oil)

Biodiesel production (esterfication)

Substrate(e.g. soybean, rapeseed oil,

grease)

Storage of residues (Seed cake etc.)

Biodiesel

Storage of by-product(e.g. glycerol)

1. Planta de biodiesel agrcola de pequea escala con extraccin del aceite

2. Planta industrial de gran escala con extraccin de aceite

3. Planta industrial de gran escala usando aceites refinados

4. Planta industrial de escala mediana con materias primas variadas (incluyendo grasas animales)

Los siguientes conceptos tcnicos de referencia fueron considerados en el estudio

Factibilidad tcnica y econmica (iv)Datos del proceso

sebo/grasaaceitesemillas/frutasemillas/frutaMateria prima

~1~1~2.9 6.8~3.3 9.1[t/tBD]Materia prima

~113~129~129~116[t/tBD]Glycerina cruda

--~1.9 5.8 ~1.9 7.5[t/tBD]Resduos de

extraccin

~639~211~470~300[kWhth/tBD]Vapor/calor

~43~12~196~236[kWhel/tBD]Electricidad

Flujos de masa/energa

7 5007 5007 5006 000[h/a]Horas de carga plena

46,90093,75093,7503,600[tKS/a]Capacidad (apr.)

lotescontnuocontnuolotesModo de operacin

Caractersticas

IVIIIIIIConcepto de Referencia

Factibilidad tcnica y econmica (v)Costo del capital

4,1703,706268,600

Planta industrial de escala mediana con materias primas variadas

1,4906,540184,800Planta industrial de gran

escala usando aceites refinados

2,59023,550310,900Planta industrial de gran

escala con extraccin de aceite

2,1001,04011,680

Planta de biodiesel agrcola de pequea escala con extraccin del aceite

Inversin total especifica

[1,000 MX$/MWfuel]

Costo de la tierra [1,000 MX$]

Inversin inicial [1,000 MX$]

Concepto dereferencia

Factibilidad tcnica y econmica (vi)Costo de la materia prima

Grasas animales

Aceite usado

Aceite vegetal (crudo)

Semillas / frutas

4,3503,500 to 5,200Sebo de res

4,4004,400Yellow grease

3,800n.a.Aceite de jatropha

4,0103,270 to 4,750Aceite de palma

5,3804,469 to 6,289 Soya

6,91012,640 to 15,000Crtamo

4,5804,578Colza / canola

4,7404,140 to 5,341Girasol

1,6601,660Jatropha

560487 to 627Fruto de palma de aceite

2,6802,356 to 3,000Soya

2,5702,255 to 2,875Crtamo

3,3802,839 to 3,927Colza / canola

2,7502,367 to 3,129Girasol

Usado [MX$/ton]

Rango[MX$/ton]

Precios del mercadoKind of feedstock

Factibilidad tcnica y econmica (vii)Costos de produccin del Biodiesel

10.06.5

9.4 8.9 10.06.3

8.45.7

7.85.8

7.85.3 6.6 6.8

12.4

7.65.7 5.9

7.9 7.94.3

-25

-20

-15

-10

-5

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30

35R

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*

Agricultural oil mill-biodiesel plant Industrial oil mill-biodiesel plant Industrial biodiesel plant Industrialmulti-

feedstockbiodiesel

Conv.

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FeedstockOperationCapital By-products Total

* exclusive taxes and duties

Construccin de escenarios (i)Oferta y demanda de biodiesel para Mxico

363534333332313029100,000 t/a

7287086886696516336176005845,000 t/a

Nmero de plantas requeridas para abastecer un escenario de B20

Plantas agrcolasPlantas industriales

181817171616151515100,000 t/a

3643543443353253173083002925,000 t/a


Plantas agrcolasPlantas industriales

999888887100,000 t/a

1821771721671631581541501465,000 t/aPlantas industriales

Plantas agrcolas


7169676664626059571,000 barriles/daMezcla B-20



Consumo de petrodiesel actual y proyectado

3563473373283193103022942861,000 barriles/daConsumo de diesel

201420132012201120102009200820072006

Construccin de escenarios (ii)Superficie agrcola requerida

Tierra agrcola requerida en 2014[ha]

B-10

14,304,129

10,107,319

6,678,341

6,216,381

5,666,868

1,219,524

B-20

n.s.224,0005,053,6592,526,830409Crtamo

n.s.10,0503,339,1711,669,585619Canola / colza

Soya

Girasol

Jatropha

Palma de aceite

> 1,000,000110,0007,152,0653,576,032289

n.s.9003,108,1901,554,095665

1,000,000n.s.2,831,4341,415,717730

2,500,00015,000609,762304,8813,390

rea potencial[ha]

Tierra agrcola actual [ha]

B-5

Rendimiento[litros/ha]

Construccin de escenarios (iii)Mercado mexicano de semillas y de aceites

-500

500

1,500

2,500

3,500

4,500

5,500

6,500

7,500

8,500

Oil seed total Oil seeddemand for B5

Oil total Fodder/Meal

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Production in MexicoImport (~70% soya, 30% canola of oil seeds)Export (~ 12,000 t oil seeds; ~38,000 t oil)

La depedencia de importaciones de semillas (~90%) y alimento de ganado (~35%) es alta El consumo de aceite comestible est a la alza Para satisfacer la demanda de B5 se requieren

aproximadamente 4,000 kilotoneladas adicionales (equivalente a 75% de las importaciones actuales de semillas)

0,00

0,02

0,04

0,060,08

0,10

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FAME Fossil fuels

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Emissions vehicleEmissions diesel prod.Emissions petrol prod.Emissions biofuel prod.

Aspectos de sustentabilidadEmisiones de gases de efecto invernadero

El potencial de mitigation de CO2 es aprox. 100 g CO2-equiv. por km

?

Conclusiones and recomendaciones (1)Perspectiva econmica

Actualmente, como en la mayora de los pases, la produccin de biodiesel a partir de aceites nuevos no es econmicamente viable sin incentivos apropiados. Razones:

Fuerte dependencia del costo de las materias primas (est al nivel internacional en Mxico)

Bajo precio del diesel convencional

Conclusiones and recomendaciones (2)El papel de la industria del aceite vegetal

Actualmente, Mxico importa la mayora de sus semillas oleaginosas. Por ende, una mayor produccin nacional de semillas se aprovechar en primer lugar en la produccin de aceites comestibles. Si el gobierno decidiera subsidiar la produccin de semillas para biodiesel se presentaran las siguientes amenazas:

Se podra presentar una situacin de desabasto de semillas para la produccin de aceite comestible. Sin embargo, dado el bajo nivel de la produccin domstica actual este riesgo es menor.

Precios diferenciados para un producto tipo commodity tienden a crear un mercado negro. Sin embargo, dado el nmero pequeos de productores y la industia apenas emergente del biodiesel un programa de inspeccin y supervisin puede ser viable.

La industria extractora y refinadora nacional tiene que ser consultada en el proceso, ya que es un aliado y colaborador natural. Sin embargo, sus intereses primordiales y preocupaciones tienen que ser tomados en cuenta.

Conclusiones and recomendaciones (3)El papel de la industria del aceite vegetal (cont.)

Un conclusin clave es la produccin flexible en las plantas de extraccin y refinacin de aceite vegetal.

La ampliacin de una planta existente reduce el costo de la inversin inicial, minimiza el riesgo de la inversin, y puede beneficiarse de una serie de sinergias en la integracin de procesos, el aprovechamiento de personal e instalaciones de control de calidad existentes.

Adicionalmente, los productores de aceite vegetal tienen un amplio conocimiento del sector agrcola.

La produccin flexible ha sido clave del xito de la industria brasilea del azucar y etanol.

Una produccin flexible puede permitir a los productores de aceites beneficiarse con la compra de semillas oleaginosas subsidiadas para la produccin de biodiesel, permitiendo el fortalecimiento de su negocio central en vez de perjudicarlo.

Conclusiones and recomendaciones (4)Impuestos

Aunque actualmente el biodiesel no est sujeto a impuestos (dado que la legislacin actual en la materia se refiere explcitamente a los hidrocarburos), esta situacin accidental debera regularizarse.

Se recomienda exentar el biodiesel (de manera permanente o limitada en el tiempo) de los impuestos sobre las gasolinas a travs de una ley explcita.

Sin esta garanta puede generarse una situacin de falta de confianza por parte de los inversionistas.

Conclusiones and recomendaciones (5)Recoleccin de aceites usados

Regulaciones apropiadas e incentivos deberan de disearse para alentar la recoleccin de aceites vegetales usados.

De esta manera, se evitara la contaminacin de las aguas de descarga de los establecimientos y se recuperara un recurso energtico til.

Actualmente no existe una industria del aprovechamiento sistemtico de los resduos vegetales y animales como los renderers en EE.UU.

Un inicio alentador es la Campaa Permanente de Recoleccin de Aceite Vegetal Usado que actualmente da servicio a 230 restaurantes en la ciudad de Mxico.

Conclusiones and recomendaciones (6)Estndares

Es necesario desarrollar un estndar nacional para biodiesel y mezclas de biodiesel con petrodiesel. Este estndar puede estar basado en experiencias en los EE.UU. y Europa pero debera de considerar especficamente los siguientes puntos:

Las propiedades de flujo a bajas temperaturas son mucho menos crticas en un pas (sub-) trpico como Mxico que en los EE. y Europa.

Requerimientos menos estrictos en este rubro puede permitir la utilizacin de aceites con alto rendimiento agrcola como el de la Palma Africana (o de aceite) o la Palma de Coco. Particularmente el aceite de palma es una opcin prometedora que no debera ser bloqueada porestndares inadecuados.

Para tomar en cuenta las diferentes zonas climticas de Mxico la norma puede ser zonificada.

De ser posible, estndares y pruebas especficos para mezclas (Bx) deberan desarrollarse para evitar la utilizacin de fracciones inapropiadas como parte de la mezcla (aceite vegetal directo, resduos de la refinacin del petrleo etc.)

El estndar tiene que ser desarrollado en estrecha coordinacin con la industria automotriz.

Conclusiones and recomendaciones (7)Interaccin con la industria automotriz

A pesar de que no existe una necesidad especfica de vehculos flex fuel en el sector del biodiesel, los fabricantes de los automviles permiten el uso de un bajo porcentaje de biodiesel solamente.

Nuevos vehculos tienden a tener una tolerancia ms baja para el biodiesel, debido a un diseo ms refinado de inyectors, filtros etc.

Sin embargo, en principio no hay ninguna razn de no disear motores aptos para fracciones ms altas. Por eso, una solicitud o posiblemente un requerimiento debera ser establecido para disear y fabricar en el pas motores para altas fracciones de biodiesel.

Conclusiones and recomendaciones (8)Agricultura (1)

El desarrollo del sector del biodiesel es una oportunidad significativa de desarrollo para Mxico y su sector rural. Para crear estmulos importantes para una economa rural ms dinmica una serie de medidas tienen que implementarse, por ej.:

Un subsidio directo a la produccin de semillas oleaginosas etiquetadas para las produccin de biodiesel, con base en la produccin (noel rea cultivada).

Este subsidio puede ser diferenciado en funcin de las productividades agrcolas del estado del arte en varios cultivos y debera favorecer cultivos de baja o nula irrigacin (temporal). Pequeos agricultures (por ej. con A < 10 hectreas) deberan recibir un subsidio ms alto que los grandes.

Se recomienda la elaboracin de un padrn de tierras aptas para el cultivo de oleaginosas. La inscripcin en este padrn podra ser requisito para la obtencin de un subsidio. De esta manera se podra mitigar la deforestacin para realizar cultivos de oleaginosas (por ej. palma de aceite).

Se debera alentar la formacin de cooperativas especializadas, permitiendo la utilizacin compartida de maquinaria, acceso a financiamiento y asistencia tcnica

Conclusiones and recomendaciones (9)Agricultura (2)

Las agencias de financiamiento principales, especialmente FIRA, deberan ser alentadas a crear programas especiales etiquetadas para biodiesel o biocombustibles en general con tasas de inters preferenciales. Adicionalmente, se sugiere que dichos programas sean comercializados directamente, evitando los costos adicionales que implica el uso de los bancos comerciales como intermediarios.

Se debera alentar la integracin de la produccin de semillas oleaginosas con la industria extractora y refinadora de aceite para crear una mayor retencin de valor agregado en reas rurales.

JatrophaCurcas

Higuerilla

Conclusiones and recomendaciones (10)Investigacin y desarrollo de tecnologa

Es importante crear suficiente expertise nacional para atender los requerimientos domsticos especficos, proveer asistencia tcnica y liderear el desarrollo de estndares y mejores prcticas nacionales. Recomendaciones especficas:

Crear centros regionales de investigacin y desarrollo de biodiesel/biocombustibles y proveer fondeo contnuo. Invitar a empresas privadas a participar.

Instituir programas de extensin y asistencia tcnica en estos centros. Parte de este esfuerzo puede combinarse con los centros de investigacin operados por FIRA.

Alentar la creacin de compaas de tecnologa a travs de fondos semilla y crditos blandos. Se debera dar preferencia a pequeas y medianas empresas.

Muchas gracias!

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