Universidad de Chile Facultad de Arquitectura y Urbanismo Escuela de Arquitectura Departamento de Diseño
MEMORIA
PROYECTO
DE
TITULO
CENTRO DE INVESTIGACIÓN EXPERIMENTAL PARA DESARROLLAR BIOCOMUSTIBLES DE MICROALGAS
Benjamín González Zeman Profesor Guía: Leopoldo Prat Profesora Colaboradora: Haydeé Mendoza B Periodo Académico 2009
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Agradecimientos a todos quienes hicieron de esto una realidad. A mis papas por su constante motivaci贸n a mejorar en cada paso. Diego y Berni por su apoyo incondicional.
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Índice 01. Motivaciones 02. Cambio Climático
Efectos probables de un calentamiento de pequeño a moderado Efectos catastróficos a más largo plazo El Protocolo de Kyoto Informe Stern Cambio Climático en Chile Oportunidades Avances en Chile
Página 9 15 19 19 19 20 22 24 26
03. Revolución Energética
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04. Biocombustibles
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Principios claves Cambio de las infraestructuras Primera etapa: Eficiencia energética Segunda etapa: Cambios estructurales
Biomasa Biomasa natural Biomasa residual Cultivos energéticos Bioenergía Biocombustible Biodiesel Transesterificación Bioetanol: el bioalcohol Los biocombustibles a lo largo de la historia. Biocombustibles en Chile Biocombustibles de primera generación o agrocombustibles Problemas Ambientales Consecuencias para el Sector Alimentario Biodiesel Bioetanol Contaminan más que la gasolina Uso de Agua
34 34 34 36
41 41 41 42 42 42 44 45 46 50 52 54 54 55 55 56 56 57
05. Microalgas
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Que son las microalgas? ¿De donde nació todo esto? ¿Como funciona esto? Cultivos Como funcionan los cultivos Método de Cultivo Tipos de Cultivos Sistemas de Cultivos Abiertos Sistemas de Cultivos Semi-Abiertos Sistemas Raceway Ponds Sistemas de Cultivos Cerrados (fotobioreactores) Tipos de fotobioreactores Fotobioreactores Horizontales Fotobioreactores Verticales Fotobioreactores Diagonales Fotobioreactores Prototipos Extracción de aceite de las algas Otros usos de las algas. Estudios acerca de biocombustible a base de algas Empresas de biocombustible a base de algas Congresos de biocombustible a base de algas
69 74 76 78 79 80 82 82 84 85 88 88 89 94 96 98 106 108 110 110 112
06. Algas en Chile
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Cultivo de Algas en Chile Interés en Chile Innova CORFO Discurso Presidenta de la República 21 Mayo 2009 Convocatoria Nacional de Consorcios Tecnológicos Universidades investigando en Chile Empresas chilenas Seminario Internacional de Algas Universidad de Antofagasta Proyecto de la Universidad de Antofagasta Origen del Proyecto
117 118 118 119 119 120 121 122 123 124 125
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07. Antecedentes
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08. Proyecto
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09. Bibliografía
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Mejillones Breve reseña histórica de Mejillones Mejillones Puerto Energético e Industrial Futuro de Mejillones Edelnor Terreno Condiciones de Habitabilidad Gráficos de Olgyay Gráfico de Givoni Tabla de Mahoney Conclusiones del Análisis de Habitabilidad Consideraciones Generales Usuarios Programa Orden en el Terreno Funcionamiento Tipos de Cultivo Circulaciones Espacios intermedios Método Constructivo Certificación LEED
129 132 133 137 138 142 143 144 144 146 147
151 152 152 154 156 162 164 165 166 167
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El proyecto consiste en un Centro de Investigación para la Universidad de Antofagasta, que se instalará en el pueblo de Mejillones, a 40 minutos de la universidad, donde se investigará experimentalmente el desarrollo de biocombustibles a base de microalgas. Las microalgas prometen ser el futuro para el desarrollo de los biocombustibles, Chile está investigando esta tecnología hace algunos años y pretende en pocos años ser fabricante de este producto que posee muchos beneficios ambientales, sociales y económicos.
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MOTIVACIONES |
01
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El Cambio climático es el mayor problema que enfrentamos como humanidad, debemos entonces, ser
responsables y hacer algo al respecto. No se trata de quedarse a oscuras por ahorrar electricidad o de morir de frío y de hambre por no utilizar la calefacción o el refrigerador o no usar nunca más nuestro automóvil para no emimtir CO2, pero todos podemos hacer algo para reducir las emisiones de dióxido de carbono.
¿Por qué seguimos negando el cambio climático a pesar de las continuas evidencias y advertencias de los ecologistas? ¿Por qué nos está costando tanto adoptar nuevos
hábitos más ecológicos que ayuden a mejorar la situación del planeta? Son algunas preguntas que muchos nos hacemos. Por lo visto por mucho que los científicos y ecologistas se esfuercen en advertirnos y nos muestren datos de que las cosas están cambiando, no sirve de nada si no saben cómo movilizar a la gente para que pongamos nuestro granito de arena en favor del planeta.
No se trata de realizar grandes sacrificios, sino de pequeños gestos en nuestro día a día. Pero al parecer hay
una serie de barreras mentales que impiden a las personas actuar, incluso en los casos de sujetos que están convencidos de que el cambio climático es una amenaza importante. A pesar de que las encuestas arrojan datos como que aproximadamente el 80%1 de las personas creemos que el cambio climático es un problema grave, a la hora de la verdad son otros temas los que acaban teniendo más prioridad en nuestras vidas.
Este proyecto pretende aportar un granito de arena a la solución de este problema. A continuación les dejo una
serie de reflexiones de científicos y gente abocada directamente a solucionar esto, y que ayudan a motivar a más seres humanos a darse cuenta del problema.
1 http://eco13.net/2009/07/lo-que-necesitamos-para-combatir-el-calentamientoglobal-es-un-buen-psicologo/#more-2050
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El verdadero problema es que somos demasiados los que usamos muchos recursos a toda velocidad. El petróleo nos ha permitido hacer eso. Lo usamos para aumentar la velocidad a la cual extraemos todos los demás recursos desde abono a agua fresca. Desde el aluminio al zinc. El petróleo es la base sobre la cual sostenemos la complejidad y con la cual resolvemos nuestros problemas.
Richard Heinberg Autor de The Party’s Over: Oil,War and the Fate of Industrial Societies.
El petróleo es la base sobre la cual sostenemos la complejidad y con la cual resolvemos nuestros problemas. En cierto sentido, todas nuestras vidas están subsidiadas. Estamos subsidiados por el petróleo.
Joseph Tainter Autor de The Collapse of Complex Societies
Durante toda la historia de la humanidad o la mayor parte de la historia del hombre los humanos vivieron con la luz del sol. El sol caía sobre los campos, en los campos crecían las plantas, las plantas
creaban celulosa, la, los animales comían celulosa. Nosotros comíamos plantas y comíamos animales y usábamos ropa hecha de plantas y animales. Vivíamos de la luz del sol. Era nuestra fuente de comida, era nuestra ropa, nos calentábamos con madera. Era nuestra fuente de calor y de luz. Todo dependía de la luz del sol. Y la luz del sol que caía sobre la Tierra en un año era la máxima cantidad de luz de sol que podíamos usar. Desde los primeros vestigios de civilización humana hace unos 150 mil años, más o menos hasta hace unos pocos miles de años, así era como vivíamos; y nuestra población jamás sobrepasó los mil millones de personas. Entonces, empezamos a descubrir que existían pequeños almacenes de luz del sol ancestral y a
encontrar carbón aquí y un poco de
petróleo allá. Lentamente, entre eso y la revolución agrícola poco a poco nuestra población aumentó hasta alcanzar los primeros mil millones. Y no tardamos 100 mil años en pasar de
los mil millones a los dos mil millones. Nuestros segundos mil millones solo nos tomaron 130 años. Alcanzamos los dos mil millones de personas en 1.930. Nuestros tres mil millones solo nos tomaron 30 años, en 1.960. Es asombroso cuando meditamos sobre ello. Cuando
John Kennedy asumió la presidencia había la mitad de habitantes que existen hoy en el planeta. Y la razón para tener ese crecimiento
exponencial de población es porque estamos creando comida ropa, y todo lo demás. Lo estamos haciendo con la antigua luz del sol que se acumuló aquí
si tuviéramos que volver a vivir simplemente de la luz del sol sin la tecnología, el planeta no sustentaría a más de 500 millones o como máximo a mil millones de personas.
hace 300 ó 400 millones de años. Y
Thom Hartmann Autor de The Last Hours of Ancient Sunlight
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Una de las más graves consecuencias de nuestras acciones es el calentamiento global provocado por los altos niveles de dióxido de carbono proveniente de la quema de los combustibles fósiles. El
peligro radica en que el aumento de temperatura podría alimentarse a sí mismo, si es que no lo ha hecho ya. La sequía y la
deforestación reducen la cantidad de dióxido de carbono que se recicla hacia la atmósfera. Y el calentamiento de los mares puede detonar la liberación de grandes cantidades del CO2 atrapado en el fondo de los océanos. Además, el deshielo de las capas de hielo en el Ártico y la Antártida reducirá la cantidad de la energía solar que se refleja hacia el espacio aumentando aun más la temperatura. No sabemos si el calentamiento global se detendrá, pero la
peor posibilidad sería que la Tierra se volviera igual a Venus, su planeta hermano con temperaturas de 250 grados centígrados, con lluvias de ácido sulfúrico. La raza humana no podría sobrevivir en esas condiciones.
Stephen Hawkins Profesor Lucasiano de Matemáticas, Cambridge University
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CAMBIO CLIMÁTICO
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Dr. R. K. Pachauri Presidente del Panel Intergubernamental sobre Cambio Climático Enero de 2007
La creciente sensibilización en el mundo sobre nuestro futuro energético ha establecido un importante punto de partida respecto a los patrones utilizados en el pasado en la producción y uso de la energía. Nace, pues, la necesidad de garantizar la seguridad energética, controlar la contaminación provocada por la quema de combustibles, y, obviamente, presentar batalla al creciente desafío que supone el cambio climático, que requiere la reducción de las emisiones de gases de efecto invernadero, en especial, de dióxido de carbono.
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Cada día dañamos nuestro clima utilizando combustibles fósiles (petróleo, carbón y gas) para energía y transporte. Efecto invernadero y cambio climático El efecto invernadero es el proceso por el cual la atmósfera atrapa parte de la energía solar, calentando la Tierra y moderando nuestro clima. Un aumento de los ‘gases de efecto invernadero’ provocado por el hombre está aumentando artificialmente este efecto, elevando las temperaturas globales y afectando a nuestro clima. Estos gases de efecto invernadero incluyen el dióxido de carbono, producido por la combustión de combustibles fósiles y la deforestación, el metano, liberado por acción de la agricultura, por animales y vertederos, y el óxido nitroso, provocado por la producción agrícola más una variedad de industrias químicas. Cada día dañamos nuestro clima utilizando combustibles fósiles (petróleo, carbón y gas) para energía y transporte. Como resultado, el cambio climático está ya afectando a nuestras vidas y se espera que destruya el medio de vida de muchas personas en los países en vías de desarrollo, ecosistemas y especies en las próximas décadas. Por esta razón debemos reducir de manera importante nuestras emisiones de gases de efecto invernadero, una medida importante tanto desde el punto de vista medioambiental como económico. Según el Panel Intergubernamental sobre Cambio Climático (IPCC), el foro de expertos de las Naciones Unidas, se espera un incremento de la temperatura mundial durante los próximos cien años de hasta 5,8° Celsius, un aumento mucho más rápido que el experimentado hasta ahora en la historia de la humanidad. El objetivo de la política del clima debería ser el mantenimiento de la subida de la temperatura global en menos de 2°C por encima de los niveles de la era preindustrial. A una subida de 2°C y superior se producirá un aumento dramático de los daños a los ecosistemas y de desastres. Contamos con muy poco tiempo para poder cambiar nuestro sistema energético y alcanzar estos objetivos, lo que significa que las emisiones globales tendrán que comenzar a bajar como muy tarde a finales de la próxima década. El cambio climático está ya afectando a la gente y a los ecosistemas. Puede apreciarse ya en la desintegración de los casquetes polares, el deshielo del permafrost (redoma), la desaparición de los arrecifes de coral, la subida de los niveles del mar y el aumento de las olas de calor. No son sólo los científicos los que asisten a estos cambios.
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Desde los Inuit de las tierras del norte hasta los isleños de áreas cercanas al ecuador, todos están sufriendo ya los impactos del cambio climático. Un aumento del calentamiento global de 2°C amenaza a millones de personas con un aumento de problemas como el hambre, la malaria, las inundaciones y las sequías. Nunca antes se había enfrentado la humanidad a una crisis medioambiental tan inmensa. Si no tomamos medidas urgentes e inmediatas para detener el calentamiento global, sus daños podrían llegar a ser irreversibles, y esto sólo puede acometerse con una rápida reducción de la emisión de gases de efecto invernadero a la atmósfera. Estos son sólo algunos de los posibles efectos si permitimos que continúen las tendencias actuales:
Efectos probables de un calentamiento de pequeño a moderado - Subida del nivel del mar debido al deshielo de los glaciares y a la expansión térmica de los océanos como consecuencia del aumento de las temperaturas. - Liberaciones masivas de gases de efecto invernadero provocadas por el deshielo del permafrost y la desaparición de los bosques. - Un alto riesgo de aumento de eventos climáticos extremos como olas de calor, sequías e inundaciones. Durante los últimos 30 años se ha doblado ya la incidencia global de las sequías. - Importantes impactos a nivel regional. En Europa se producirá un incremento del desbordar de los ríos, de las inundaciones costeras, la erosión y la pérdida de los humedales. Las inundaciones afectarán también en gran medida a las zonas costeras de baja altitud de países en vías de desarrollo como Bangladesh y el Sur de China. - Se verán amenazados sistemas naturales como glaciares, arrecifes de coral, manglares, ecosistemas alpinos, bosques boreales, bosques tropicales, humedales de llanuras y praderas nativas. - Riesgos crecientes de extinción de especies y pérdida de biodiversidad. - Los mayores impactos se dejarán sentir en los países más pobres del África Subsahariana, Sur de Asia, Sureste asiático, Andinos y Sudamérica, así como en las pequeñas islas con menor capacidad de protección ante el aumento de las sequías y la subida del nivel del mar, el aumento de enfermedades y la caída de la producción agrícola.
Efectos catastróficos a más largo plazo - El calentamiento provocado por las emisiones puede disparar el debilitamiento irreversible de la capa de hielo de Groenlandia, cuyas consecuencias serán la subida de hasta siete metros del nivel del mar durante muchos siglos. Se ha constatado también un ritmo creciente en la liberación de hielo desde la Antártida, revelando una alto riesgo de fusión. - Una ralentización, un desplazamiento o la desaparición de la Corriente del Golfo Atlántico tendrán unos efectos dramáticos en Europa y afectarán al entero sistema de circulación oceánica. - Las importantes liberaciones de gas metano como consecuencia del deshielo del permafrost y desde los océanos provocarán un aumento del gas en la atmósfera y, consiguientemente, del calentamiento global.
El Protocolo de Kyoto En reconocimiento de estas amenazas, los países firmantes de la Convención Marco de las Naciones Unidas sobre Cambio Climático de 1992, firmaron el Protocolo de Kyoto en 1997. El Protocolo de Kyoto entró en vigor a principios de 2005 y sus 165 países miembros celebran reuniones semestrales con el fin de negociar acuerdos más precisos en materia de medio ambiente. Sólo dos de los países industrializados más importantes, Estados Unidos y Australia, han quedado fuera al no ratificarlo. El Protocolo de Kyoto obliga a los países firmantes a reducir sus emisiones de gases de efecto invernadero en el periodo 2008-2012 en un 5,2% de media anual, en relación con el nivel base de 1990. A su vez esto ha permitido la adopción de una serie de medidas de reducción a nivel regional y nacional. Por ejemplo, en el ámbito de la Unión Europea, Bruselas propone lograr una reducción total de un 8%, y a fin de lograr este objetivo, la UE ha aceptado también el compromiso de aumentar su proporción de energía renovable del 6% actual al 12% para el año 2010. Actualmente los países firmantes de Kyoto están negociando la segunda fase del acuerdo, que cubrirá el periodo 2013-2017. Greenpeace pide a los países industrializados una reducción del 18% de las emisiones en relación con los niveles de 1990 para este segundo periodo de compromiso, y un 30% para el tercer periodo de 2018-2022. Sólo con estos recortes tendremos alguna
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El nivel actual en la atmósfera es 430 ppm de CO2, antes de la Revolución Industrial había 280ppm. posibilidad razonable de alcanzar el objetivo de 2°C.1 La arquitectura del Protocolo de Kyoto se basa fundamentalmente en medidas de reducción de emisiones de obligado cumplimiento. Para lograr estos objetivos se ha convertido el carbono en un producto que puede ser comerciado para, con ello, estimular las reducciones de emisiones más eficientes desde el punto de vista económico y potenciar, a su vez, las inversiones necesarias en tecnologías limpias por parte del sector privado con el fin de revolucionar el suministro energético. Pero, debido a la demora en la entrada en vigor del Protocolo de Kyoto tras la retirada de EEUU a comienzos de 2001, los negociadores se están quedando sin tiempo.
Informe Stern El informe Stern, es un informe que fue encargado por el Gobierno Británico en julio de 2005 a sir Nicholas Stern, cabeza del servicio económico del Gobierno y Consejero del Gobierno Británico en materias económicas para el cambio climático. El cual examina, en primer lugar, la información relativa a las consecuencias económicas del cambio climático, a la vez que se explora la economía de la estabilización de los gases invernadero en la atmósfera. Este informe concluye que las pruebas científicas apuntan a la existencia de un riesgo cada vez mayor de que una actitud de mantenimiento del statu quo con respecto a las emisiones tenga consecuencias graves e irreversibles. Las pruebas científicas sobre las causas y futuras tendencias del cambio climático son cada vez más contundentes. En particular, los científicos pueden asignar hoy día probabilidades a las consecuencias térmicas y al impacto sobre el medio ambiente natural asociados con distintos niveles de estabilización de los gases invernadero en la atmósfera. También se cuenta con una comprensión mucho más precisa sobre el potencial de que se produzcan repercusiones dinámicas que, en épocas anteriores de cambio climático, amplificaron seriamente los procesos físicos subyacentes. Como resultado de las actividades humanas, el nivel de gases invernadero en la atmósfera (con inclusión del anhídrido carbónico, metano, óxidos nitrosos 1 “[r]evolución energética Perspectiva Mundial de la Energía Renovable”, Greenpeace Internacional, Consejo Europeo de Energías Renovables (EREC), enero de 2007
y otros gases resultantes de los procesos industriales) va en aumento. El nivel actual de gases invernadero en la atmósfera equivale a unas 430 partes por millón (ppm) de CO2, en comparación con 280ppm solamente con anterioridad a la Revolución Industrial. Estas concentraciones han llevado ya a un calentamiento del planeta de más de medio grado Celsius y resultará en otro medio grado de calentamiento durante las próximas décadas, como resultado de la inercia en el sistema climático. Aun en el caso de que el ritmo anual de las emisiones no aumentará por encima de su índice actual, el nivel de gases invernadero en la atmósfera alcanzaría el doble de su nivel preindustrial (550 ppm CO2) para el año 2050, para seguir aumentando, a continuación. Lamentablemente, el ritmo anual de las emisiones se está acelerando, a medida que las economías en rápido crecimiento invierten en infraestructura alta en carbono y la demanda energética y de transporte va incrementándose en todo el mundo, siendo posible que se alcance un nivel de 550ppm CO2e para el 2035. A dicho nivel, existe una probabilidad mínima del 77% (y aun quizá de hasta el 99%, dependiendo del modelo climático utilizado) de que la temperatura media global experimente un aumento superior a 2ºC. Eso tiene como consecuencia que: el cambio climático constituye una amenaza contra los elementos básicos de la vida humana en distintas partes del mundo: acceso a suministro de agua, producción de alimentos, salud, uso de las tierras y medio ambiente. Los daños resultantes del cambio climático se acelerarán a medida que el mundo se va calentando más. Las repercusiones del cambio climático no se distribuirán equitativamente, siendo los países y las poblaciones más pobres los que sufrirán las consecuencias antes y con mayor intensidad. En el supuesto de que esta previsión se convierta en realidad, será demasiado tarde para dar marcha atrás. Esto nos obliga, pues, a mirar muy hacia el futuro. Si bien es posible que, en un principio, el cambio climático tenga consecuencias positivas de poca envergadura para un reducido número de países desarrollados, es probable que, de mantenerse el statu quo, resulte
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altamente nocivo cuando se alcancen las temperaturas mucho más altas esperadas entre mediados y finales de siglo. Y lo más importante: Aunque las emisiones han estado y siguen estando impulsadas por el crecimiento económico, la estabilización de las concentraciones de gases de efecto invernadero en la atmósfera no solamente es viable sino compatible con un crecimiento continuado. La consecución de esta importante reducción en las emisiones tendrá su coste. El Informe ha calculado que los costes anuales de la estabilización a 500-550ppm CO2e sería del 1% aproximadamente del PIB para el 2050, nivel sin duda significativo, aunque viable. La inversión de la tendencia histórica de aumento de las emisiones y la consecución de una reducción mínima del 25% de los niveles actuales constituye un importante reto. Aunque no cabe duda de que se producirán costes como consecuencia de la transición de un mundo alto en carbono a otro bajo en carbono, se abrirán también oportunidades comerciales, en línea con la expansión de los mercados para servicios y bienes con alta eficiencia y bajas emisiones de carbono. Cuatro son las formas de reducir las emisiones de gases de efecto invernadero. Los costes variarán considerablemente, dependiendo de los sectores y de la combinación de métodos utilizada: - Reducción de la demanda de bienes y servicios intensivos en emisiones - Mayor eficiencia, que puede reportar ahorros económicos y reducción de emisiones - Medidas relativas a emisiones no energéticas, tales como evitar la despoblación forestal - Uso de tecnologías más bajas en emisiones de carbono para fines de alumbrado, calefacción y transporte. El coste de estos cambios puede calcularse de dos modos. El primero consiste en examinar el coste en recursos de las medidas, con inclusión de la introducción de tecnologías bajas en carbono y cambios en el uso de las tierras, en comparación con los costes de la alternativa BAU. De este modo se obtiene un límite superior en los costes, puesto que no se tienen en cuenta oportunidades de respuesta que llevan consigo reducciones en la demanda de bienes y servicios con elevadas emisiones de carbono.
El segundo es el uso de modelos macroeconómicos para explorar los efectos sistémicos de la transición a una economía energética baja en carbono. Esto podría ser de utilidad para seguir las interacciones dinámicas de distintos factores a lo largo del tiempo, con inclusión de la respuesta de las economías a cambios en los precios. Valga señalar, sin embargo, que estos modelos son complejos, ya que sus resultados pueden verse afectados por una amplia gama de supuestos. Sobre la base de estos dos métodos, el cálculo central es que la estabilización de los gases invernadero a niveles de 500-550ppm CO2e tendrá un coste medio aproximado del 1% del PIB global anual para el 2050, cifra sin duda significativa, pero plenamente en línea con un crecimiento y desarrollo continuados, en contraste con un cambio climático sin trabas, que, en su día, representará una importante amenaza para el crecimiento.
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Cambio Climático en Chile El año 2006, bajo la presidencia de Ricardo Lagos, Chile creó una Estrategia Nacional de Cambio Climatico, elaborada por el Comité Nacional Asesor sobre Cambio Global, integrado por representantes de las siguientes instituciones: Comisión Nacional del Medio Ambiente Ministerio de Relaciones Exteriores Ministerio de Agricultura Comisión Nacional de Energía Dirección General del Territorio Marítimo y de Marina Mercante Dirección Meteorológica de Chile Servicio Hidrográfico y Oceanográfico de la Armada de Chile Comisión Nacional de Investigación Científica y Tecnológica Academia Chilena de Ciencias. El documento de presentó para conocimiento y aprobación del Consejo Directivo de CONAMA. Para que una vez aprobado, se definiera el proceso participativo para desarrollar el Plan de Acción de la Estrategia, que incluiría entre otros aspectos, la definición de líneas de acción y actividades por cada eje, y una propuesta de alternativas de financiamiento para el conjunto de actividades programadas. El informe destaca que la relevancia de la problemática del cambio climático debiese ser analizada en Chile, al menos, teniendo en consideración los aspectos siguientes:
1.
Chile es un país social, económica y ambientalmente vulnerable al cambio climático; cumple con la tipificación de vulnerabilidad contemplada en el artículo 4.8 de la Convención Marco de las Naciones Unidas sobre Cambio Climático, al poseer zonas costeras bajas; zonas áridas y semiáridas; áreas susceptibles a la deforestación o erosión, a los desastres naturales, a la sequía y la desertificación; áreas urbanas altamente contaminadas, y ecosistemas frágiles. Por ello, gran parte de las consecuencias previstas por el IPCC podrían ocurrir o estar ya sucediendo en el país. Un estudio sobre vulnerabilidad en Chile (publicado en Primera Comunicación Nacional de Cambio Climático, 2000), muestra que nuestro país podría verse
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altamente afectado por disponibilidad del recurso hídrico, en particular, en la zona central que es eminentemente agrícola. Otros efectos esperados son la intensificación de aridez y avance del desierto hacia el sur, mayores precipitaciones en la zona sur, y fenómenos del Niño más frecuentes e intensos. No obstante esta primera aproximación a los eventuales impactos en el país, se debe profundizar más el análisis de vulnerabilidad, incorporando otros sectores productivos y de servicios (por ejemplo, energía, asentamientos humanos, etc.); y otros enfoques diferentes al económico (por ejemplo, biodiversidad). Acto seguido, debiesen plantearse las medidas de adaptación correspondientes, incluido un análisis de los costos de tales medidas.
2.
El Estado no conoce a ciencia cierta los costos económicos de los impactos esperados del cambio climático para el territorio nacional. Los estudios de vulnerabilidad indicados en punto 1 precedente no contemplaron una evaluación económica de los impactos planteados. Por ejemplo, un análisis de las pérdidas económicas por incidencia de plagas y enfermedades en determinados rubros agrícolas; o bien, por baja en productividad agrícola por reducción del recurso hídrico, etc. Según el IPCC, se esperan mayores efectos del cambio climático en los países en desarrollo en términos de impactos en inversión y en economía y en pérdidas de vidas humanas, que en los países desarrollados. Como ejemplo, el panel indica que el porcentaje de daños al PIB debido a eventos extremos del clima ha sido sustancialmente mayor en los países en desarrollo. Y como el cambio climático exacerba tales eventos extremos, los costos de los impactos de este fenómeno podrían también elevar los ya altísimos costos experimentados por variabilidad natural del clima. Chile no posee información al respecto, y se estima relevante poder desarrollarla, a objeto de planificar una toma de decisión informada. Los costos de la inacción pueden ser mucho mayores que las medidas e inversiones necesarias —en el corto plazo— para adaptarse y mitigar los impactos negativos del cambio climático. El Estado de Chile, en quien recaerá la mayor carga de inversión —sobretodo en el desarrollo de infraestructura— debe destinar los recursos necesarios para evaluar tales costos y determinar las acciones a seguir, en particular, en aquellos sectores que se consideren prioritarios.
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3. Chile es parte ratificante de la Convención Marco de las Naciones Unidas sobre Cambio Climático y de su Protocolo de Kyoto. Como tal, tiene
responsabilidad en el cumplimiento de las obligaciones adquiridas. No posee compromisos de reducción de emisiones, pero sí debe elaborar periódicamente su Comunicación Nacional, que se asemeja a un informe-país que contiene información sobre inventario de emisiones de gases de efecto invernadero; vulnerabilidad al cambio climático; opciones de adaptación a él, y opciones de mitigación de las emisiones. Este compromiso cualitativo podría cambiar conforme avancen las negociaciones para una implementación más restrictiva para todas las partes de la Convención. Una señal internacional importante para abordar más integradamente la problemática de cambio climático provino de la XI Conferencia de las Partes de la Convención Marco de Naciones Unidas sobre Cambio Climático y I Reunión de las Partes del Protocolo de Kyoto, efectuada en la ciudad de Montreal en diciembre de 2005, en la que se adoptaron decisiones claves para las acciones internacionales futuras en este ámbito. Para el Protocolo de Kyoto, se inició el proceso de discusión respecto de los compromisos post 2012 para los países desarrollados. Para la Convención, se inició el diálogo sobre enfoques estratégicos para acciones conjuntas de largo plazo para enfrentar el cambio climático, para todas las partes. Esto último podría implicar un mayor grado de compromiso de Chile frente a sus obligaciones en materias de cambio climático, situación que debe comenzar a ser evaluada con suficiente antelación, incorporando otras variables que podrían estar relacionadas, como por ejemplo, el eventual ingreso de Chile a la OCDE.
Oportunidades. Al contener la Convención Marco de las Naciones Unidas sobre Cambio Climático y el Protocolo de Kyoto medidas, instrumentos y financiamiento para realizar una profunda transformación tecnológica que ayudará, en particular a los países en desarrollo, a modificar sus patrones de crecimiento, compatibilizándolos con criterios de desarrollo sustentable, se estima que ambos instrumentos ofrecen a Chile la oportunidad única de enfrentar la problemática de cambio climático —mediante la reducción de gases de efecto invernadero y la implementación de medidas de adaptación y de mitigación de los impactos— de una manera sinérgica con las agendas de desarrollo sectoriales, generando oportunidades para abordar otras necesidades de carácter local, tales como: Reforzamiento de la Política Ambiental Nacional. Contribución al desarrollo sostenible y a la superación de la pobreza. Transferencia de tecnologías para la mitigación y la adaptación. Disponibilidad de fondos adicionales para abordar el problema. Participación en el mercado del carbono.
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Avances en Chile Desde 1994, Chile ha efectuado avances importantes para materializar sus obligaciones internacionales en materias de cambio climático. Entre ellos destacan:
1.
La ratificación de la Convención sobre Cambio Climático en Diciembre de 1994, y el Protocolo de Kyoto en agosto de 2002, oficializándolos como Leyes de la República, lo que le ha dado el marco legal para efectuar acciones.
2.
La creación del Comité Nacional Asesor Sobre Cambio Global (CNACG) en 1996, que actúa como la institucionalidad nacional para abordar la temática en Chile. Este Comité se reúne trimestralmente a discutir y proponer acciones en temáticas que abarcan desde el desarrollo de proyectos relativos al cambio climático, la elaboración de líneas de acción programáticas en la materia y la formulación de posturas nacionales frente a temas diversos como la adaptación, la mitigación, el mecanismo de desarrollo limpio y el mecanismo financiero de la Convención, entre otros.
3.
La entrega de la Primera Comunicación Nacional en Cambio Climático (1CN) a la Secretaría de la Convención de Cambio Climático en febrero de 2000, cuyos contenidos fueron aprobados por el CNACG. Este documento incluyó un inventario nacional de gases de efecto invernadero para el periodo 19931994, escenarios de vulnerabilidad para un horizonte de 40 años en recursos hídricos, agricultura y bosques, con algunas medidas de adaptación propuestas, además de escenarios de mitigación al 2020 en sectores de industrias de la energía, manufactura y construcción, sector comercial/público y residencial, transporte y silvicultura, con medidas de mitigación y estimación de costos para silvicultura. Este documento permitió a Chile cumplir con sus compromisos frente a la Convención y crear capacidades a nivel nacional en las materias abordadas por el informe.
4.
El desarrollo de los Lineamientos Estratégicos en Materia de Cambio Climático por el CNACG, que fueron aprobados en diciembre de 1998 por el Consejo Directivo de CONAMA. Estos lineamientos se refieren a la reafirmación de los compromisos establecidos en la CMCC, la promoción de la ratificación del Protocolo de Kyoto, la participación de sectores relevantes y expertos chilenos en la discusión de los mecanismos económicos establecidos en el Protocolo de Kyoto, la utilización del mecanismo de desarrollo limpio (MDL), el diseño de orientaciones básicas respecto de nuevas formas de limitación y/o reducción de emisiones de gases de efecto invernadero para los países en desarrollo; la generación y aplicación de un Plan de Acción Nacional en Cambio Climático, y la creación de un fondo especial para la investigación técnica y científica y la capacitación en cambio climático en Chile. Estos lineamientos han servido de base para orientar las acciones del Estado y del sector privado en materias de cambio climático, hasta la fecha de preparación de la presente Estrategia Nacional de Cambio Climático.
5.
La promoción del Mecanismo de Desarrollo Limpio (MDL) del Protocolo de Kyoto y el establecimiento de la Autoridad Nacional Designada del MDL en 2003, cuya coordinación y representación está a cargo de CONAMA. Se creó luego un portafolio de proyectos MDL —que contiene actualmente más de 40 proyectos— el que ha sido promovido internacionalmente, además de la firma de acuerdos de cooperación con países industrializados en materias relativas al MDL. Actualmente, la AND ha dado su aprobación a 17 proyectos de reducción y captura de emisiones de CO2 equivalente.
6. El fomento a la cooperación internacional, con la cual se han materializado prácticamente todos los avances antes señalados. Esta continúa su curso, con
acciones actuales que incluyen la preparación de 2a Comunicación Nacional y la elaboración de proyectos en adaptación mediante financiamiento FMAM (Fondo para el Medio Ambiente Mundial).
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7. El desarrollo de estudios en cambio climático como apoyo a la toma de decisión. Aprovechando la creación de capacidades mediante la Primera
Comunicación Nacional, Chile desarrolló posteriormente una serie temporal 1984-1998 de inventarios de emisiones de gases de efecto invernadero para los sectores de energía y no-energía, en base a las guías revisadas del IPCC de 1996. Mediante financiamiento bilateral (EPA, EE.UU.), se llevó luego a cabo una actualización hasta el 2003 para el sector noenergía. Estos estudios confirman que los sectores con mayores emisiones son el transporte, las industrias de la energía, y la habilitación de suelos, sustitución y floreo de bosques.
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REVOLUCIÓN ENERGÉTICA
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Necesitamos cambiar la forma de producir y consumir energía. Con un aplastante consenso de opiniones científicas se afirma la llegada del cambio climático, provocado en gran medida por actividades humanas (como el uso de combustibles fósiles), un cambio climático que si no se controla, tendrá unas consecuencias desastrosas para la humanidad. Además, según evidencias científicas sólidas, debemos actuar urgentemente. Estas afirmaciones quedan reflejadas en las conclusiones del Panel Intergubernamental sobre Cambio Climático (IPCC), una institución de la ONU formada por más de 1.000 científicos que ofrecen asesoramiento a políticos. En respuesta a esta amenaza, el Protocolo de Kioto ha obligado a los países ratificantes a reducir las emisiones de gases de efecto invernadero, en el periodo entre 2008 y 2012, en un 5,2% de media anual, en relación con el nivel base de 1990. Lo cual, a su vez, ha provocado la adopción de una serie de medidas regionales y nacionales de reducción. En el ámbito de la Unión Europea, por ejemplo, Bruselas propone lograr una reducción final del 8%. La Unión Europea, a fin de alcanzar este objetivo, ha aceptado también incrementar desde el 6% al 12% su proporción de energías renovables para el año 2010. Los países firmantes de Kioto están negociando actualmente la segunda fase del acuerdo, que cubre el periodo de 2013 a 2017. Durante este tiempo los países industrializados necesitan reducir un 18% sus emisiones de CO2 en relación con el nivel que existía en 1990, y hasta 30% entre 2018 y 2022. Sólo con estos recortes tendremos alguna posibilidad razonable de que el aumento de temperatura media global no supere los dos grados centígrados, a partir del cual los efectos del cambio climático serían catastróficos. Junto con el calentamiento global, existen también otros retos que se han vuelto urgentes. La demanda mundial de energía está creciendo a un ritmo asombroso. La excesiva dependencia de las importaciones energéticas de unos pocos países, en muchos casos políticamente inestables, y los precios volátiles del petróleo y del gas han colocado la seguridad del suministro energético en primera plana en la agenda política, amenazando a la vez con infligir un drenaje masivo en la economía global. Y si bien es cierto que existe un amplio consenso en el sentido de que necesitamos cambiar la forma de producir y consumir energía, existe aún un gran desacuerdo en el método para realizarlo.1 1 “[r]evolución energética Perspectiva Mundial de la Energía Renovable”, Greenpeace Internacional, Consejo Europeo de Energías Renovables (EREC), enero de 2007
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Acuciada por los recientes aumentos del precio del petróleo, la seguridad en el suministro se ha convertido en el tema más importante de la agenda política en materia de energía. Una de las razones de este aumento de precios es el hecho de que los suministros de todos los combustibles fósiles (petróleo, gas y carbón) están siendo cada vez más escasos y su producción más costosa2. Los días de “petróleo y gas barato” están llegando a su fin. El uranio, el combustible de la energía nuclear, es también un recurso finito. Por otra parte, las reservas de renovables técnicamente accesibles en todo el mundo son suficientemente grandes como para poder proporcionar hasta seis veces más de la energía que consume actualmente el mundo para siempre.3 La madurez técnica y económica de las tecnologías de energías renovables varía de unas a otras, pero son unas fuentes que ofrecen opciones cada vez más atractivas. Estas fuentes incluyen la energía eólica, la biomasa, la fotovoltaica, la termosolar, la geotérmica, la de las olas y la hidroeléctrica. Todas ellas tienen algo en común: producen cantidades muy pequeñas o ninguna cantidad de gases de efecto invernadero, y se basan en fuentes naturales prácticamente inextinguibles como “combustible”. Algunas de estas tecnologías son ya competitivas y sus economías mejorarán aún más al desarrollarse técnicamente. Además, la escalada de precios de los combustibles fósiles y el ahorro de las tecnologías limpias en emisiones de dióxido de carbono están tienen un valor monetario. A la vez, existe un enorme potencial para reducir nuestro consumo energético, ofreciendo el mismo nivel de ‘servicios’ energéticos. Aunque la energía nuclear produce muy poco dióxido de carbono, su operación presenta grandes amenazas para el ser humano y para el medio ambiente, como los riesgos y daños medioambientales provocados por las minas de uranio, su procesado y transporte, el peligro de la proliferación de armamento nuclear, el problema no resuelto de los residuos radiactivos y el riesgo potencial que conlleva un accidente grave. 4
2 Plugging the Gap, RES/GWEC 2006 3 Comisión Europea: “European Energy and Transport - Scenarios onkey Drivers” (European Comission, 2004), Nitsch et Al. 4 “[r]evolución energética Perspectiva Mundial de la Energía Renovable”, Greenpeace Internacional, Consejo Europeo de Energías Renovables (EREC), enero de 2007
El imperativo del cambio climático exige una Revolución Energética. Entre los expertos existe el consenso de que este cambio fundamental debe comenzar cuanto antes y haber recorrido buena parte en los próximos diez años para que podamos hacer frente a sus peores impactos. No necesitamos energía nuclear. Lo que sí necesitamos es una transformación completa de la forma de producir, consumir y distribuir la energía. Nada menos ambicioso que una revolución, nos permitirá limitar el calentamiento global a menos de 2°Celsius, por encima del cual los impactos serán devastadores. La generación actual de electricidad se basa principalmente en la combustión de combustibles fósiles, con las consiguientes emisiones de CO2 asociadas, en centrales eléctricas de gran tamaño que desechan la mayor parte de su energía primaria de entrada. Se pierde aún más energía al tener que transportar la electricidad por la red eléctrica y convertirla de alta tensión a un suministro adecuado para uso doméstico e industrial. El sistema es intrínsecamente vulnerable: pueden producirse en cascada problemas técnicos locales, relacionados con las condiciones climáticas o incluso causados deliberadamente, provocando apagones importantes. Independientemente de la tecnología empleada para generar electricidad, con esta configuración obsoleta, ésta estará sujeta de forma inevitable a algunos, o todos estos problemas. La clave de la Revolución Energética es la necesidad de cambiar la forma de producir y distribuir la energía.
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Principios claves
1
Poner en práctica soluciones limpias y renovables y descentralización de los sistemas energéticos No hay escasez de energía.
2
Debemos aprender a respetar los límites naturales, ya que la atmósfera sólo puede absorber una cantidad limitada de carbono.
3 4
Dada la imposibilidad de cambiar directamente de un sistema energético actual basado en los combustibles fósiles y nucleares a gran escala a un suministro totalmente renovable, se hace necesaria una fase de transición a fin de crear la infraestructura necesaria. Si bien creemos firmemente en la promoción de fuentes de energía renovable, también pensamos que el gas, utilizado en plantas de cogeneración de capacidad adecuada, es un combustible de transición muy valioso capaz de contribuir a una descentralización económicamente viable de la infraestructura energética. Con veranos más calurosos, la trigeneración, que incorpora refrigeradores térmicos de absorción con capacidad refrigerante además de calor y electricidad, serán medios especialmente valiosos para lograr la reducción de emisiones. La Revolución Energética contempla una vía hacia el desarrollo que convierte la estructura de suministro energético actual en un sistema sostenible. Esto se realiza en dos etapas principales.
Primera etapa: Eficiencia energética Abandonar la energía sucia e insostenible
Equidad para que los beneficios de los servicios energéticos estén al alcance de todos ricos y pobres
5
Cambio de las infraestructuras
Desacoplar el crecimiento económico del uso de combustibles fósiles
La Revolución Energética contempla la ambiciosa explotación del potencial de eficiencia energética enfocado en mejorar las prácticas actuales y en las tecnologías disponibles para el futuro, asumiendo una continua innovación. Los ahorros energéticos están relativamente igual distribuidos en los tres sectores: industria, transportes y doméstico/oficinas. Su uso inteligente, no la privación, es la filosofía básica para la futura conservación de la energía. Las opciones de ahorro energético más importantes son la mejora en el aislamiento térmico y el diseño de edificios, el uso de maquinaria y transmisión eléctricas altamente eficientes, el reemplazo de los sistemas térmicos eléctricos anticuados por la producción térmica renovable (como colectores solares) y una reducción del consumo energético de vehículos utilizados para el transporte de mercancías y de pasajeros. Los países industrializados, que utilizan actualmente la energía de la manera más ineficiente, pueden reducir drásticamente su consumo sin necesidad de perder confort doméstico, información o el disfrute de electrónica de ocio. El Escenario de la Revolución Energética utiliza la energía ahorrada en los países de la OCDE para compensar los crecientes requisitos energéticos en
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los países en vías de desarrollo. El objetivo final es estabilizar el consumo global de energía durante las próximas dos décadas, y a la vez, crear una “equidad energética” desplazando el desperdicio unilateral de energía actual de los países industrializados hacia una distribución mundial más justa del suministro empleándolo eficientemente. Un requisito crucial para lograr una cuota importante de fuentes de energías renovables en el sistema de suministro energético mundial es reducir considerablemente la demanda de energía primaria comparado con el “escenario de referencia” de la Agencia Internacional de la Energía, pero con el mismo PIB y desarrollo de la población, compensando por el desmantelamiento paulatino de las nucleares y reduciendo el consumo de combustibles fósiles.
Esquema de pérdidas energéticas. Fuente: Greenpeace
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Segunda etapa: Cambios estructurales Energía descentralizada y renovables a gran escala para poder sacar un mayor partido del combustible y reducir las pérdidas durante la distribución. La Energía Descentralizada (ED) se conecta a un sistema de redes de distribución locales encargado del suministro a hogares y oficinas, en lugar de utilizar el sistema de transmisión de alta tensión. La proximidad de la planta generadora a los consumidores permite que las pérdidas térmicas procedentes de los procesos de combustión puedan ser canalizadas hasta edificios cercanos, en un sistema conocido como cogeneración o sistema combinado de calor y electricidad. Con este sistema se emplea casi toda la energía de entrada, no sólo una fracción, como ocurre con las centrales de combustible fósil tradicionales. La energía descentralizada cuenta con sistemas independientes completamente separados de las redes públicas. Las tecnologías ED incluyen también sistemas dedicados como las bombas de calor y de aire acondicionado, sistemas de calentamiento termosolar y por biomasa que pueden ser comercializados a nivel doméstico a fin de lograr un calentamiento sostenible de bajo nivel de emisiones. Aunque puede considerarse que las tecnologías ED pueden llegar a romper el mercado debido a que no se adaptan al mercado y al sistema eléctricos existentes, con unos cambios convenientes contarían con un elevado potencial de crecimiento, prometiendo una ‘remodelación creativa’ del sector energético existente. Para 2050, una enorme cantidad de la energía global será producida por fuentes de energía descentralizadas, aunque será aún necesario el suministro de energía renovable por plantas de gran escala para conseguir una transición rápida a un sistema dominado por las renovables. Por ello, en las regiones más soleadas del planeta jugarán un papel muy importante y las plantas de energía solar de concentración (CSP) y los grandes parques eólicos marinos.
Cogeneración. El incremento en el uso de unidades de cogeneración de calor y electricidad (PCCE) mejorará la eficiencia en la conversión energética del sistema de suministro, tanto con el uso de gas natural como de biomasa. A largo plazo, la disminución de la demanda de calor y el gran potencial para producir calor directamente a partir de fuentes de energías renovables limitará aún más la expansión de las unidades PCCE. electricidad con energías renovables El sector eléctrico será el pionero en el uso de las energías renovables.Todas las tecnologías de energías renovables han experimentado un crecimiento continuo de hasta un 35% anual durante los últimos 20 a 30 años y se espera que se consoliden a un alto nivel entre 2030 y 2050. Para el año 2050, la mayor parte de la electricidad se producirá a partir de fuentes de energías renovables.
Calentamiento con energías renovables. En el sector de suministro térmico se producirá una importante mejora de contribución de las renovables. Se esperan unas tasas de crecimiento similares a las del sector eléctrico renovable. Los combustibles fósiles serán sustituidos paulatinamente por tecnologías modernas más eficientes, especialmente biomasa, colectores solares y geotérmicos. Para el año 2050, las tecnologías basadas en energías renovables cubrirán la mayor parte de la demanda de calefacción y refrigeración. Transporte. Antes de que los biocombustibles puedan jugar un papel importante en el sector de transportes habrá que explotar los potenciales existentes de alta eficiencia. En este estudio se destina principalmente la biomasa a aplicaciones estacionarias; el uso de biocombustibles para el transporte se ve limitado por la disponibilidad de biomasa de cultivo sostenible. En resumen, si queremos lograr un crecimiento económico atractivo basado en fuentes de energías renovables, es de gran importancia una adecuada movilización equilibrada de todas las tecnologías, una movilización que depende de la disponibilidad de recursos, del potencial de reducción de costes y de la madurez tecnológica.
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La edad de piedra no términó por falta de piedra Sheikh Zaki Yamani, ex Ministro del Petróleo de Arabia Saudita Principios del escenario en pocas palabras
1. 2. 3.
Consumo, generación y distribución inteligentes.
Producción de energía más cerca del consumidor.
Uso máximo de combustibles producidos localmente y sostenibles medioambientalmente.
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BIOCOMBUSTIBLES
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Para poder entender el concepto de biocombustible, es necesario entender primero a que nos referimos cuando hablamos del concepto Biomasa y Bioenergía
Biomasa
Por biomasa entendemos el conjunto de materia orgánica renovable de origen vegetal, animal o procedente de la transformación natural o artificial de ésta. La biomasa tiene en común que deriva directa o indirectamente del proceso de la fotosíntesis. Por este motivo, se la considera una fuente de energía renovable. Es decir, que la energía que puede obtenerse de la biomasa proviene de la luz del Sol. El concepto de biomasa energética incluye todos los materiales vegetales que no pueden utilizarse con fines alimentarios o industriales. Por tanto, todos los productos alimentarios y los combustibles fósiles (a pesar de ser también el resultado de una forma de almacenamiento de la energía solar) no se incluyen dentro del concepto de biomasa. Según su origen, la biomasa se clasifica en las siguientes formas:
Biomasa natural: la que producen los ecosistemas silvestres. El
40% de la biomasa que se produce en la Tierra, aproximadamente, está en los océanos. En la explotación de esta biomasa cabe vigilar el hecho de no explotar los recursos por encima de la tasa de renovación del ecosistema, ya que, si así fuese, el ecosistema se vería afectado de una forma irreversible y, con él, la supervivencia de la especie en interés. Cabe tener en cuenta que la extracción de biomasa de un ecosistema natural con la finalidad de usarla como combustible significa la liberación en la atmósfera de una cantidad de carbono equivalente que hasta entonces permanecía confinada en el seno del ecosistema natural. Por este motivo, para la explotación de biomasa es preciso una planificación que sea sostenible, a fin de que el ecosistema incorpore nuevos individuos, que a la vez capturarán más CO2 atmosférico.
Biomasa residual: la que se puede extraer de los residuos agrarios y forestales y de las actividades humanas. Las actividades agrícolas, ganaderas y forestales, así como las industrias agroalimentarias y de transformación de la madera, generan una serie de residuos y subproductos que son utilizables como biomasa para obtener energía. Otros materiales derivados de la biomasa aprovechables por su valor energético son los residuos biodegradables (vertidos ganaderos, vertidos de aguas residuales).
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Cultivos energéticos: recibe esta denominación cualquier cultivo agrario cuya única finalidad sea proporcionar material para destinarlo a su aprovechamiento energético. Los cultivos que suelen labrar con esta finalidad se caracterizan por dos aspectos concretos. Por una parte, por su alta producción por unidad de superficie y año y, por otra, por los pocos requerimientos que exige su cultivo.1
Bioenergía
La bioenergía es la energía generada a través de materias primas de origen biológico y renovable, tales como: madera, carbón vegetal, estiércol animal, biomasa microbiana, residuos agrícolas, cultivos energéticos y grasas animales. Los rastrojos y residuos agrícolas, las siembras de cultivos con este propósito y la vegetación silvestre se llaman usualmente biomasa, sin embargo el término “energy feedstock” también se usa, principalmente para cultivos con propósitos energéticos. 1
Perspectiva Ambiental, Fundación Terra, España, 2002.
Un tipo de bioenergía son los biocombustibles, entre los cuales se destacan el etanol y el biodiesel. El etanol se obtiene de azúcar o almidón proveniente de cultivos agrícolas (por ejemplo, caña de azúcar, maíz y trigo). Se puede utilizar como combustible en forma de aditivo o para reemplazar a la gasolina hasta en un 25% sin necesidad de modificar los motores. El biodiesel se obtiene a partir de aceites vegetales provenientes de cultivos oleaginosos como el raps, soya y maravilla, o de aceites animales. El biodiesel se puede usar como aditivo o sustituto del diesel, en mezclas de hasta un 20% sin mayores modificaciones en los motores. La bioenergía y, por consiguiente, los biocombustibles están en la categoría de las fuentes de energía renovables no convencionales, junto con la energía solar, eólica, geotérmica y la obtenida de minicentrales hidroeléctricas.2
Biocombustible
Los biocombustibles son alcoholes, éteres, esteres y otros productos químicos que provienen de estos compuestos orgánicos de base celulósica (biomasa) que se extraen de plantas silvestres o de cultivo. El término biocombustible se aplica tanto a los combustibles destinados a producir electricidad como a los que se utilizarán en los medios de transporte. Dentro de los biocombustibles están los biocarburantes o biocombustibles líquidos. Principalmente, los biocarburantes están destinados a los vehículos. El término biocarburantes agrupa al conjunto de combustibles líquidos de origen orgánico. Los biocarburantes se pueden dividir en dos grupos básicos. Por una parte, encontramos los bioalcoholes (bioetanol), que provienen de la fermentación alcohólica de cultivos vegetales ricos en almidón y, por otra, los bioaceites (biodiesel), derivados de diversos tipos de especies vegetales, así como también de la transformación de los aceites vegetales fritos. La ventaja de este tipo de combustible radica en su origen. Provienen de material de forraje vegetal, al cual se le ha extraído parte del dióxido de carbono que se podría liberar en la atmósfera. Por eso, la utilización de los biocarburantes como combustibles no comporta un aumento neto de dióxido de carbono a la atmósfera, de manera que contribuye a minimizar el efecto de los gases invernadero.3
Planta de Gasificación de Biomasa para generación de electricidad ubicada en Candlebury, Inglaterra. Purifica el 99,7% de los gases emitidos, y los residuos con utilizados como abono en los campos cercanos.
2 3
Informe Final del Comité de Bioenergía, Gobierno de Chile, Ministerio de Agricultura, Departamento de Políticas Agrarias, Enero 2007. Agejas Dominguez, Luis. Biocombustibles. Madrid: Ministerio de Agricultura, Pesca y Alimentación, 1996.
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emision de dioxido de cardono CO2
biomasa
biocombustible
cosecha
procesado
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Biodiesel
Es un ester similar al vinagre que se obtiene a partir de una serie de aceites vegetales, fundamentalmente de sus semillas, y los frutos de plantas como la soja, la colza, la palma y el girasol. Aunque estas especies suelen ser las materias primas más utilizadas en su producción, se puede obtener a partir de más de 300 especies vegetales. También se obtiene a partir de la transformación del aceite vegetal de cocina frito. Esta última opción ha cobrado fuerza ante la necesidad de reciclar los aceites usados de la cocina, especialmente procedentes de bares, restaurantes y asadores. Para poder conseguir los aceites vegetales contenidos en las semillas oleaginosas es necesaria una extracción química a través de procesos de compresión, extracción o pirólisis. Con este proceso, obtenemos un aceite bruto sin refinar que, aunque puede ser usado directamente como combustible, requiere una profunda transformación de los motores o la utilización de motores específicamente diseñados para poder propulsarse con este combustible. Por este motivo, la producción del biodiesel requiere un proceso elaborado. Después de la depuración de los aceites, el proceso continúa con una etapa conocida con el nombre de transesterificación. Esta reacción sustituye al alcohol del aceite vegetal (glicerol) por otro más simple (metanol o etanol). De este proceso, y tras una transformación química importante, se obtienen esteres grasos (el ester etílico o el ester metílico). Para que la reacción se produzca, hay que separar previamente el glicerol o primer subproducto, y posteriormente unir los ácidos grasos al otro alcohol (metanol o etanol).4 Finalmente, se obtiene el biodiesel, un diester que tiene las mismas propiedades físicoquímicas que el gasóleo, razón por la cual lo puede sustituir en todas sus aplicaciones. Este proceso de formación del biodiesel no requiere mucha energía y no genera subproductos nocivos. Con las tecnologías actuales, para producir 1.005 kg de biodiesel se necesitan 110 kg de metanol, 15 kg de catalizador, 1.000 de aceite y 4.290 litros de agua. Este proceso permite obtener como subproducto 100 kg de glicerina. En otras palabras, un litro de biodiesel se obtiene de 2,5 kg de semillas de girasol, el cual –dicho sea de paso– tiene un precio inferior al gasóleo de automoción. 4 The Biodiesel Handbook, Centro Nacional de Investigación Agrícola de Estados Unidos, Gerhard Knothe et al., 2005.
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Transesterificaci贸n
Grasas y Azucares
Aceite Vegetal
Centrifugaci贸n o Pirolisis
+ =
+ Glicerina
Metanol Biodiesel
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El biodiesel es utilizado típicamente como aditivo en una mezcla del 20 % (B20) con gasóleo derivado del petróleo en motores de ignición y compresión (diesel). No obstante, también se puede utilizar puro en motores diesel –al 100% o B100– o en una proporción mucho más baja en forma de aditivo del 1 al 5%. Los últimos años han facilitado el uso del biodiesel. Ciertos países de Europa Central, como Alemania y Austria, lo utilizan en forma pura, mientras que otros como Francia prefieren hacerlo en mezclas de baja proporción (5 %). En Japón ya ha surgido interés por su producción y uso. Los Estados Unidos produjeron unos 19 millones de litros de biodiesel en el año 2000, aunque el potencial de producción es de 190 millones de litros al año. En ese país, los productores utilizan aceites de cocina reciclados y aceite de soja para fabricarlo.5 El biodiesel se emplea en algunas flotas de vehículos federales y estatales y de transporte público. En su estado puro o mezclado, el biodiesel se utiliza en embarcaciones y naves turísticas. Actualmente, en los EUA existe un creciente interés por utilizar el biodiesel en lugares donde los trabajadores reciben dosis altas de gases producto de la combustión del diesel. En Alemania, la fuerte demanda de este combustible incrementó notablemente la molienda de colza, y por eso se vendía a un precio más bajo que el diesel mineral, ya que el biodiesel recibía un tratamiento preferencia al considerarse un producto libre de impuestos.
5
Biodiesel, A Realistic Fuel Alternative for Diesel Engines, Ayhan Demirbas, 2008.
Diesel
B20
B50
B100
Bioetanol: el bioalcohol
Los alcoholes de origen orgánico están integrados por dos tipos, el etanol y el metanol. No obstante esto, en la situación actual, el etanol presenta mejores expectativas en lo que se refiere a su utilización como biocombustible. Por esta razón, nos centraremos únicamente en este último alcohol. El etanol es un alcohol y mayoritariamente se fabrica siguiendo un proceso similar al de la cerveza. La materia prima son los cultivos vegetales ricos en almidón, celulosa o sacarosa. Estos compuestos energéticos se transforman en azúcares y, a continuación, se convierten a través de la fermentación alcohólica en etanol. Posteriormente se destila y deshidrata para obtener su forma final. El etanol comparte unas propiedades físico-químicas muy parecidas a la gasolina, razón por la cual la puede sustituir de manera parcial y/o total en los motores de combustión interna. Estas mezclas comportan una mejora de la combustión y una reducción de las emisiones a la atmósfera, ya que la adición de etanol a la bencina comporta un aumento del octanaje en la mezcla gracias al alto contenido en oxígeno del alcohol. Un grado más alto de octanaje en la gasolina da más rendimiento a los motores. La manera más común y sencilla de utilizar este combustible es mezclarlo parcialmente en la gasolina hasta un 10 o 15 % (E10 o E15). Aunque en esta proporción no resulta necesario ningún tipo de modificación del motor, pequeñas modificaciones en la relación de compresión y la relación aire/ combustible mejoran la potencia y hacen disminuir el consumo con respecto a la bencina. A medida que aumenta la proporción de alcohol a la mezcla, se libera menos cantidad de contaminantes a la atmósfera, especialmente de monóxido de carbono (CO). Por este motivo, en muchos estados de los EUA se está impulsando el uso de pequeñas cantidades (un 5 % en forma de aditivo) de bioetanol a las bencinas, con la finalidad de fomentar el uso de recursos renovables no contaminantes. Una forma muy particular de utilización de estos combustibles es en forma de esteres: el ETBE (Etil Terciario Butil Éter) se usa como sustituto del MTBE (Metil Terciario Butil Éter), aditivo oxigenante de origen fósil que se ha empleado durante mucho tiempo en las bencinas. Una adición de hasta el 10 % de ETBE en las bencinas es la mejor forma de utilizar el bioetanol en la actualidad, según afirman los expertos.
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Secuencia de fotografías del proceso de fabricación de Etanol desde la cosecha de la caña de azucar a el proceso en la planta de Sao Martino, Sao Paulo, Brasil
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Secuencia de fotografías del proceso de fabricación de Etanol desde la cosecha de la caña de azúcar a el proceso en la planta de Sao Martino, Sao Paulo, Brasil
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Secuencia de fotografías del proceso de fabricación de Etanol desde la cosecha de la caña de azucar a el proceso en la planta de Sao Martino, Sao Paulo, Brasil
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Los biocombustibles a lo largo de la historia.
La utilización de los biocombustibles líquidos es tan antigua como la de los mismos combustibles de origen fósil y los motores de combustión. Así, cuando ahora hace más de 100 años Rudolf Diesel diseñó el prototipo del motor diesel ya estaba previsto que funcionara con aceites vegetales. De hecho, en las primeras pruebas, lo hizo funcionar con aceites vegetales. Sin embargo, cuando el petróleo irrumpió en el mercado era barato, razonablemente eficiente y fácilmente disponible. Uno de estos derivados, el gasóleo, rápidamente se convirtió en el combustible más utilizado en el motor diesel. El denominado biodiesel no nace hasta raíz de la crisis de los años 70. Cuando Henry Ford hizo el primer diseño de su automóvil Model T en 1908, esperaba utilizar el etanol como combustible. De hecho, de 1920 a 1924, la Standard Oil Company comercializó un 25 % de etanol en la gasolina vendida en el área de Baltimore. Sin embargo, los elevados precios del maíz, junto con las dificultades de almacenamiento y transporte, hicieron abandonar el proyecto. A finales de la década de los veinte y durante la década de los treinta, se hicieron esfuerzos para recuperar sin éxito el proyecto. A raíz de esta decaída en la utilización del etanol, Henry Ford y diversos expertos unieron fuerzas para promover su recuperación. Se construyó una planta de fermentación en Atchinson (Kansas) con un potencial para fabricar 38.000 litros diarios de etanol para automoción. Durante los años treinta, más de 2.000 estaciones de servicio en el Mediano Oeste vendieron este etanol hecho de maíz que denominaron “gasol”. No obstante eso, la competencia de los bajos precios del petróleo obligó al cierre de la planta de producción de etanol a mediados de los años cuarenta. Como consecuencia, se acabó el negocio de los granjeros americanos y el gasol fue sustituido definitivamente por el petróleo.
Durante la década de los setenta, y como consecuencia de la primera crisis del petróleo, se recuperó la utilización de la mezcla de etanol con bencina tanto en los Estados Unidos como en Brasil. Estos programas tuvieron mucho éxito y han durado hasta la actualidad. En Brasil, todavía hoy, casi diez millones de vehículos se mueven con alcohol y mezclas de bencina y etanol. La Clean Air Act de 1990 obligaba a oxigenar los combustibles de aquellas áreas del país que tuviesen unos altos niveles de dióxido de carbono. A raíz de estos episodios de contaminación, la demanda de etanol como mezcla oxigenante creció de modo considerable. La mezcla más utilizada ha sido el E10, que contiene un 10 % de etanol. El E85 y E95 se ha usado en los EUA en la flota de vehículos estatales, en autobuses públicos urbanos y en automóviles de motor flexible (FFV) que funcionan indistintamente con gasolina o E85. En el verano de 1997, Ford y Chrysler separadamente anunciaron que retendían manufacturar cada uno de ellos unos 250.000 FFV por año y venderlos al mismo precio que los de gasolina. En el año 1985 se planteó la introducción de los biocombustibles en Europa. El objetivo era sustituir el 25% del combustible fósil por bioetanol. Su aplicación no se aprobó por cuestiones de rentabilidad y coste. Sin embargo, se dedicaron sustanciosos fondos para la investigación y desarrollo de estas tecnologías. Una interesante medida fue la propuesta a través de la directiva Scrivener, que consistía en la desgravación del bioetanol en valores cercanos a los que gravan los combustibles fósiles y así facilitar su competitividad. Esta medida ha tenido aplicaciones parciales especialmente en Italia, Francia, Alemania y Austria, donde se han desarrollado experiencias pioneras en el sector.
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Cuando Henry Ford hizo el Model T en 1908, esperaba utilizar el etanol como combustible
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Biocombustibles en Chile
La seguridad energética es, en la actualidad, uno de los principales desafíos que enfrentan prácticamente todos los países que, al igual que Chile, dependen de las importaciones de diferentes tipos de combustible para producir la energía que se requiere para el transporte, la generación de electricidad, el funcionamiento de las industrias, la calefacción de hogares y las demás necesidades de un país que crece y se desarrolla. Hoy en día, el concepto “seguridad energética” está incorporado en las agendas política, diplomática, económica, comercial e incluso militar de gran parte de las naciones del mundo. De hecho, éste fue el principal tema de trabajo abordado por los líderes del G8 en la cumbre de julio en San Petersburgo, durante la cual se suscribió el llamado “Plan de Acción Global Para la Seguridad Energética”, que incluye tareas tendientes a aumentar transparencia, predictibilidad y estabilidad de los mercados energéticos globales; mejorar el clima de inversión en el sector energético; promover eficiencia y ahorro; diversificar las fuentes; garantizar la seguridad de la infraestructura; y abordar aspectos relacionados con sustentabilidad y cambio climático. En ese contexto, el Gobierno chileno está impulsando su propio ambicioso, pero realista, Plan de Seguridad Energética (PSE) a través de acciones de corto y mediano plazo tendientes a:
1. Diversificar la matriz en términos de insumos y proveedores.
2. Lograr mayor independencia/autonomía. 3. Promover uso eficiente e inteligente de la energía. Chile necesita una buena combinación de insumos en su matriz, que contemple el uso de fuentes propias – hidráulicas, eólicas, geotérmicas, biomasa, solar– y fuentes en base a combustibles importados, como el carbón y el Gas Natural Licuado (GNL), de forma de minimizar la dependencia respecto a insumos y proveedores específicos.6 6
Plan Seguridad Energética, Comisión Nacional de Energía, Gobierno de Chile, 2006.
Dentro de las medidas a mediano plazo el Programa de Gobierno de la Presidenta Bachelet se comprometió a promover y desarrollar todas las acciones necesarias tendientes a que el 15% de la nueva capacidad instalada hacia el 2010 se logre con Energías Renovables no Convencionales. Dentro de estas ERNC, se sitúan los biocombustibles. En mayo de 2006 se constituyó la mesa pública para estudiar una propuesta de política de gobierno sobre los biocombustibles líquidos, léase etanol y biodiesel. En esta mesa participan CNE, Ministerio de Agricultura (www.minagri.gob.cl), el Ministerio de Transporte, CONAMA y la SEC (www.sec.cl). Se creó un grupo para definir la norma nacional en cuanto a calidad (especificaciones) que deben cumplir el etanol y biodiesel para ser comercializado en Chile. Este grupo busca avanzar, entre otros temas, en la determinación de la incidencia entre calidad de biocombustibles y factores de emisión vehicular (a través de un estudio que llevaría a cabo CONAMA con el Ministerio de Transportes), además de la dictación de la norma de calidad respectiva. Paralelamente se constituyó una mesa de trabajo público-privada (integrada también por el Colegio de Ingenieros Agrónomos) cuya primera acción fue el Seminario Internacional sobre Biocombustibles en Santiago, y contó con la participación de los Ministerios de Agricultura de Argentina y Brasil, y también expertos de Argentina, Brasil, Canadá, España y Alemania, además de múltiples instituciones nacionales, públicas y privadas, que, debido a la tranversalidad del tema, están interesadas en el potencial desarrollo de los biocombustibles. Con precios del petróleo sobre los US$ 90 el barril, el interés por la bioenergía es alto. Las necesidades energéticas de los países en rápido crecimiento como China e India, junto con una oferta inestable de petróleo, sugieren que ya pasó el tiempo de los combustibles fósiles baratos. En este contexto, los biocombustibles representan una alternativa atractiva para muchos países industrializados y en desarrollo. Según la publicación de diciembre de 2006 del Internacional Food Policy Research Institute (IFPRI), respecto de “¿Bioenergía: a qué costo?”, es manifiesto que no todos los países pueden producir biocombustibles a costos competitivos con los combustibles fósiles. Brasil, por ejemplo, puede producir etanol a partir de caña de azúcar al equivalente de US$ 30-35 por barril de petróleo y está desarrollando su industria al punto de que se convertirá en
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75% de la matriz energética corresponde a combustibles líquidos de los cuales...
98% se genera a partir de petróleo importado
el mayor exportador mundial de biocombustibles. Sin embargo, producir etanol en Europa cuesta cerca de US$ 80 por barril-equivalente de petróleo y en Estados Unidos cerca de US$ 55 el barril. Por este motivo, las industrias de biocombustibles que han sido cuidadosamente desarrolladas en estos países, en base a materias primas nacionales, no serían capaces de competir en el futuro sin protecciones comerciales. Los elaboradores de políticas de los países más desarrollados pueden tener medios para asumir los mayores costos de la producción bioenergética nacional, si esto reduce el costo de mantener sus sectores agrícolas o el costo de lograr reducciones netas de emisiones de carbono. Pero aún así es relevante preguntarse si no existen alternativas más costo-efectivas para estos objetivos, como comprar compensaciones de carbono.
Para mantener la tasa de crecimiento económico y productivo del país, Chile debe contar con una matriz energética segura, diversificada e independiente, en lo posible, de importaciones de alto riesgo. El desarrollo de los biocombustibles en Chile se debería basar en algunos puntos relevantes como: el uso sustentable de los recursos naturales; el desarrollo rural con inclusión social y equidad; la seguridad en el abastecimiento energético; y un balance con el desarrollo del país como potencia agroalimentaria. Adicionalmente, son condiciones básicas para el éxito de esta nueva iniciativa productiva: las normas de calidad; la obligatoriedad del consumo para fijar la demanda; las licitaciones de compra de largo plazo para garantizar la oferta; la exención de impuestos específicos para hacerla atractiva a los consumidores; y el cumplimiento de los actuales compromisos de Chile ante la OMC, los Tratados de Libre Comercio y los Acuerdos Comerciales. Una pregunta clave para elaborar una Política Nacional de Biocombustibles es cuanto se está dispuesto a pagar para lograr los beneficios percibidos de los biocombustibles. Estos costos podrían declinar dentro de los próximos 10 a 15 años, cuando se alcancen las tecnologías de segunda generación; pero para muchos países, especialmente de climas templados, podría ser más costo-efectivo continuar usando combustibles fósiles o bien importar biocombustibles desde los países que pueden producirlo más competitivamente. En todo caso, si se opta por desarrollar esta industria en Chile, con materias primas nacionales, los sectores público y privado, trabajando como buenos socios, deberán hacer compromisos de largo plazo e inversiones en innovación para capturar a plenitud sus potencialidades. Chile tiene una alta dependencia de fuentes de energía importadas: un 75% de la matriz energética corresponde a combustibles líquidos, de los cuales un 98% se genera a partir de petróleo importado. De acuerdo a las estimaciones efectuadas por la CNE, el consumo de gasolina y diesel al año 2010 alcanzaría a cerca de 3,3 y 7,6 millones de m3, respectivamente. Al igual que otros países, Chile se ha planteado la posibilidad de sustituir parte de esta demanda incorporando a la matriz energética del país una cierta cantidad de biocombustibles. De hecho, la Presidenta de la República definió que es una prioridad estratégica diversificar la matriz energética, incorporando más energías renovables, como condición básica para garantizar el desarrollo.
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Biocombustibles de primera generación o agrocombustibles
Los biocombustibles de primera generación son típicamente aquellos producidos de biomasa comestible. Algunos ejemplos de materias primas utilizadas para producir biodiesel son el aceite de soja (casi la totalidad de la producción nacional), el aceite de colza (usado en la Unión Europea) y aceite de palma (usado en Colombia y Malasia). También se consideran de primera generación las grasas animales y aceites vegetales reciclados.
países subdesarrollados están destruyendo sus espacios naturales para crear plantaciones para biocombustibles
Entre los ejemplos de materias primas utilizadas para la producción de etanol se puede citar la caña de azúcar (Brasil es el mayor exponente), el maíz (como en EEUU), o la remolacha (usada en algunos países de Europa).
Problemas Ambientales
El uso de biocombustibles tiene impactos ambientales negativos y positivos. Los impactos negativos hacen que, a pesar de ser una energía renovable, no sea considerado por muchos expertos como una energía no contaminante y, en consecuencia, tampoco una energía verde. Una de las causas es que, pese a que en las primeras producciones de biocombustibles sólo se utilizaban los restos de otras actividades agrícolas, con su generalización y fomento en los países desarrollados, muchos países subdesarrollados, especialmente del sureste asiático, están destruyendo sus espacios naturales, incluyendo selvas y bosques, para crear plantaciones para biocombustibles. La consecuencia de esto es justo la contraria de lo que se desea conseguir con los biocombustibles: los bosques y selvas limpian más el aire de lo que lo hacen los cultivos que se ponen en su lugar. Algunas fuentes afirman que el balance neto de emisiones de dióxido de carbono por el uso de biocombustibles es nulo debido a que la planta, mediante fotosíntesis, captura durante su crecimiento el CO2 que será emitido en la combustión del biocombustible. Sin embargo, muchas operaciones realizadas para la producción de biocombustibles, como el uso de maquinaria agrícola, la fertilización o el transporte de productos y materias primas, actualmente utilizan combustibles fósiles y, en consecuencia, el balance neto de emisiones de dióxido de carbono es positivo.
Otras de las causas del impacto ambiental son las debidas a la utilización de fertilizantes y agua necesarios para los cultivos; el transporte de la biomasa; el procesado del combustible y la distribución del biocombustible hasta el consumidor. Varios tipos de fertilizantes tienden a degradar los suelos al acidificarlos. El consumo de agua para el cultivo supone disminuir los volúmenes de las reservas y los caudales de los cauces de agua dulce. Algunos procesos de producción de biocombustible son más eficientes que otros en cuanto al consumo de recursos y a la contaminación ambiental. Por ejemplo, el cultivo de la caña de azúcar requiere el uso de menos fertilizantes que el cultivo del maíz, por lo que el ciclo de vida del bioetanol de caña de azúcar supone una mayor reducción de emisiones de gases de efecto invernadero respecto al ciclo de vida de combustibles fósiles con más efectividad que el ciclo del bioetanol derivado del maíz. Sin embargo, aplicando las técnicas agrícolas y las estrategias de procesamiento apropiadas, los biocombustibles pueden ofrecer ahorros en las emisiones de al menos el 50% comparando con combustibles fósiles como el gasóleo o la gasolina. El uso de biocombustibles de origen vegetal produce menos emisiones nocivas de azufre por unidad de energía que el uso de productos derivados del petróleo. Debido al uso de fertilizantes nitrogenados, en determinadas condiciones el uso de biocombustibles de origen vegetal puede producir más emisiones de óxidos de nitrógeno que el uso de productos derivados del petróleo.
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Consecuencias para el Sector Alimentario
Al comenzar a utilizarse suelo agrario para el cultivo directo de biocombustibles, se ha comenzado a producir un efecto de competencia entre la producción de comida y la de biocombustibles, resultando en el aumento del precio de la comida. Un caso de este efecto se ha dado en Argentina, con la producción de carne de vaca. Las plantaciones para biocombustible dan beneficios cada seis meses, y los pastos en los que se crían las vacas lo dan a varios años, con lo que se comenzaron a usar estos pastos para crear biocombustibles. La conclusión fue un aumento de precio en la carne de vacuno, duplicando o incluso llegando a triplicar su valor en Argentina.
Ilustración que apareció en el diario “London Times”. Se puede leer “Perdón, voy a usar esto para arrancar mi automóvil”
Otro de estos casos se ha dado en México, con la producción de maíz. La compra de maíz para producir biocombustibles para Estados Unidos ha hecho que en el primer semestre de 2007, la tortilla de maíz -que es la comida básica en México- duplique o incluso llegue a triplicar su precio. En Italia el precio de la pasta se ha incrementado sustancialmente dando lugar en septiembre de 2007 a una jornada de protesta consistente en un boicot a la compra de este producto típico de la comida italiana. También España registró en septiembre de 2007 una subida del precio del pan causado por el aumento en origen del precio de la harina.
Biodiesel
El impacto ambiental y las consecuencias sociales de su previsible producción y comercialización masiva, especialmente en los países en vías de desarrollo o del Tercer Mundo generan aumento de la deforestación de bosques nativos, expansión indiscriminada de la frontera agrícola, desplazamiento de cultivos alimentarios y ganadería, destrucción del ecosistema y la biodiversidad, desplazamiento de trabajadores rurales.
La destrucción de los bosques y turberas de la isla de Sumatra (Indonesia) para obtener celulosa y plantar palmas de aceite está provocando más emisiones anuales de dióxido de carbono (CO2) que toda Holanda.
Se ha propuesto en los últimos tiempos denominarlo agrodiésel ya que el prefijo “bio” a menudo es asociado erróneamente con algo ecológico y respetuoso con el medio ambiente. Sin embargo, algunas marcas de productos del petróleo ya denominan agrodiésel al gasóleo agrícola o gasóleo B, empleado en maquinaria agrícola.
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Bioetanol
El etanol que proviene de los campos de cosechas (bioetanol) se perfila como un recurso energético potencialmente sostenible que puede ofrecer ventajas medioambientales y económicas a largo plazo en contraposición a los combustibles fósiles. Se obtiene fácilmente del azúcar o del almidón en cosechas de maíz y caña de azúcar, por ejemplo. Sin embargo, los actuales métodos de producción de bio-etanol utilizan una cantidad significativa de energía comparada al valor de la energía del combustible producido. Por esta razón, no es factible sustituir enteramente el consumo actual de combustibles fósiles por bio-etanol. Contrariamente a lo que suele creerse, en la combustión, el etanol produce más gases de efecto invernadero que la gasolina. Para buscar una ventaja ambiental en este combustible, habría que recurrir al dióxido de la atmósfera absorbido durante el crecimiento de la planta que produce el etanol (que no se volvería a emitir si no se quemara), así como en los procesos de transformación que sufren las materias primas antes de ser un combustible utilizable o también demostrando que los motores que utilicen etanol tengan un rendimiento mayor que los de gasolina (por lo dicho, bastaría que fuesen un 6% más eficientes). Desde un punto de vista a largo plazo no se debe despreciar el hecho de que sea un combustible renovable, y por lo tanto inagotable, al contrario que el petróleo. Este punto de vista resulta quizá un poco superficial, puesto que había que calcular la cantidad de tierras que habría que labrar para conseguir suplir las inmensas cantidades de combustible que requiere, y requerirá, la actividad humana.
Deforestación de la Selva Amazónica
Contaminan más que la gasolina
Según un estudio de la Proceedings of the National Academy of Sciences1 de Estados Unidos, los biocombustibles de primera generación contaminan igual o más, y son más perjudiciales para la salud, que los combustibles fósiles derivados del petróleo como la gasolina. Que, además, están en entredicho por contribuir al alza de los precios del maíz y a la crisis alimentaria global. Basándose en el cálculo de los contaminantes emitidos a lo largo de todo el ciclo de producción y combustión, se comparó el impacto medioambiental de la gasolina convencional con tres tipos de etanol de primera generación (a partir del maíz), y con cuatro tipos de etanol de celulosa de segunda generación (proveniente de cáscaras y restos orgánicos). Resultado: por 1 Environmental, economic, and energetic costs and benefits of biodiesel and ethanol biofuels, Jason Hill et al, Enero 2006.
Imagen de la “Zona Muerta” del Golfo de México. Donde desembocan rios como el Missisipi que han sido contaminados con los fertilizantes y pesticidas para el cultivo
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17 veces más contaminante el etanol de maiz que la gasolina
la combinación de las emisiones de CO2 derivadas del cambio de uso de la tierra, del uso de fertilizantes para aumentar la producción y del amoníaco para descomponer las fibras vegetales, y del procesado industrial, el etanol de maíz de primera generación se lleva el premio al más perjudicial para la salud y para el planeta. En concreto, dependiendo de la tecnología empleada, el etanol de primera generación es entre una y 17 veces más contaminante que la gasolina. Pero, afortunadamente, el de segunda generación emite sólo entre un 25% y un 45% del CO2 respecto a la gasolina. La ventaja de los biocombustibles de segunda generación es que no usan tierra destinada a producir comida para consumo humano, con lo que no están sujetos a la especulación ni a la posibilidad de repercutir negativamente en los precios de los cereales. Usan, por ejemplo, celulosa extraída de material de rechazo agrícola o forestal. Este estudio pone pues en duda supuestos avances en el sector, reafirma con datos de eficiencia que los cultivos para etanol tienen en los ecosistemas del mundo, nos pone en guardia ante intentos de publicidad engañosa, y nos deja a la espera de nuevas noticias esperanzadoras respecto a los biocombustibles de segunda generación. Además este estudio afirma que la mayoría del aceite de palma que se utiliza como materia prima para producir biodiésel en Europa no es ecológico. Proviene de grandes plantaciones tropicales. Pero las prácticas de cultivo no son precisamente sostenibles, ya que para poder cultivar la palma se está deforestando la selva tropical para añadir más tierras y la sustitución de selva por grandes extensiones de monocultivo están haciendo estragos en los ecosistemas. Sirvan como ejemplo los orangutanes de Indonesia.
20.000 litros de agua para 1 litro biodiesel de jathropa “Orangután” significa “hombre del bosque”. De los 50.000 o 60.000 orangutanes salvajes que quedan en el mundo, el 90% de ellos están en Indonesia, el mayor productor mundial de la lucrativa industria del aceite de palma. Bajo la presión de la demanda de “combustibles limpios” y la industria maderera, cada minuto se pierde en el país una superficie equivalente a 300 campos de fútbol. Perdiendo los bosques que los sustentan, la población de orangutanes está disminuyendo y está en peligro de extinción
Uso de Agua
Recientemente la revista Environmental Science & Technology hizo el cálculo de el agua necesaria para fabricar un litro de biocombustible de primera generación. Se investigaron 13 cereales distintos tratando de elegir el mejor escenario para cada uno de los insumos, ya fuera por su locación geográfica o proceso de conversión en biocombustible. La peor de todas fue la jathropa, que para fabricar un litro de biodiesel se necesitan 20.000 litros de agua, luego la soya, cuyo biodiesel requiere 14.000. La mejor de todas fue bioetanol de remolacha que utiliza solo 1.400 litros de agua2. Se estima que en el 2050 la escasez de agua afectará a 7.000 millones de personas3, por lo que modificar la manera que la cual estamos produciendo biocombsutibles es indispensable.
2 http://www.greenbang.com/one-litre-of-biodiesel-costs-14000-litres-ofwater_9882.html 3 http://www.tendencias21.net/En-2050-la-escasez-de-agua-afectara-a-7-000-millones-de-personas_a121.html
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MICROALGAS |
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Las microalgas son la soluci贸n al problema de los biocombustibles Glen Kertz CEO Valcent Products
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Las microalgas podrían convertirse muy pronto en la materia prima para biodiesel más efectiva, por encima de la mayoría de cultivos energéticos tradicionales. De hecho, ya son muchas las personas que lo han corroborado, tanto científicos e investigadores con muchos años de indagación en el tema, como empresarios que comienzan a disfrutar de su rentabilidad. Algunas producen almidón que se puede convertir en etanol, y otras producen aceite que se puede transformar en biodiesel. En condiciones favorables las algas pueden duplicar su masa en cuestión de horas, así, mientras que una hectárea de soja produce unos 500 litros de biodiesel y una de palma algo más de 5.000 litros al año, una hectárea de algas puede llegar a producir más de 40.000 litros de biocombustible al año; además, las algas, a diferencia de los cultivos agroenergéticos tradicionales, se recogen a diario. Además de contribuir a la preservación del medio ambiente al absorber enormes cantidades de dióxido de carbono y de no competir con otras materias primas destinadas a la alimentación, del aceite de algas se obtiene un biodiesel de excelente calidad.
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La idea de usar microalgas como fuente de combustibles no es nueva, pero hoy ha retomado interés por los investigadores y por los empresarios, debido tanto a la volatilidad de los precios del petróleo, la preocupación y compromisos adquiridos por los países industrializados para reducir las emisiones de dióxido de carbono, como por la posibilidad de aportar a la seguridad de suministro de combustibles. Las microalgas observadas como fábricas biológicas, pueden convertirse en una fuente valiosa de diferentes tipos de bioproductos, como hidrocarburos, aceites, proteínas, compuestos bioactivos de alto valor comercial, como ya lo son los extractos oleosos de carotenos y la Astaxantina utilizada como antioxidante y colorante natural en la industria salmonera. Las microalgas tienen una tasa de conversión de luz solar a biomasa, en términos de eficiencia energética cercana a un 5%, superior a la de cultivos agrícolas de crecimiento rápido (caña de azúcar) que no llega al 1%. Entre los principales usos energéticos de la biomasa producida por las microalgas se encuentra, además de su combustión directa, la posibilidad de obtener metano mediante digestión anaeróbica, biodiesel a partir de aceite extraído e incluso hidrógeno.
Por su parte, el uso de macroalgas para la producción de bioproductos energéticos tiene posibilidades claras de ser considerada materia prima para la producción de energía por la facilidad de obtener volúmenes atractivos de biomasa para ser usada de forma clásica, vía quema directa, o por transformación bioquímica a productos como etanol, metano o hidrógeno. Hasta hoy la alta demanda de algas para producción de alimentos, productos farmacéuticos e industria química ha desincentivado el uso de macroalgas para el sector energético. Sin embargo, los aportes de la biotecnología pueden ofrecer posibilidades de reducir barreras tecnológicas, para aumentar los rendimientos de producción de azúcares o por el uso de enzimas que catalizan reacciones a partir de bioproductos de las algas. Se vislumbran interesantes escenarios a través del uso de CO2 para el cultivo de Chondrus y Glacilaria, gestándose como una alternativa para la fijación de carbono, ayudando a reducir los niveles de CO2. En Asia y Europa se postula un enfoque integrado en búsqueda de la viabilidad económica, que consiste en el cultivo de macroalgas para biomasa y simultáneamente servir para reducción de emisiones de dióxido de carbono.
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1 Rรกpido Crecimiento Las Algas son organismos de rapido crecimiento que convierten la luz del sol en energia. Las microalgas, crecen rapido, necesitan relativamente pocos nutrientes y obtienen la energia de la luz del sol. Mucho mas rapido que las plantaciones de palma, soya o maiz, las mayores usadas en la actualidad, en al cual hay que esperar entre 5 y 6 meses a que la planta crezca para cosechar, en cambio hay algas que se reproducen cada 24 horas.
2 Uso del Agua Las algas pueden crecer casi en cualquier ambiente acuatico, agua salada o agua dulce. Necesitan mucha menos cantidad de agua que el palma, maiz o la soya, ya que en estas hay que regar el campo, las algas se cultivan en sistemas de recirculacion de agua por lo que la eficiencia es aproximadamente un 99% en comparacion a los otros biocombustibles. Un gran beneficio tambien es que pueden crecer en aguas contaminadas, las que las algas ademas ayudan a limpiar.
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3 Tierras no cultivables Los cultivos de algas pueden usar tierras en las cuales seria imposible para la agricultura tradicional. Esto significa que las algas no compiten con la produccion de comida, a diferencia de la palma, soya o el maiz.
4 Rendimiento Los cultivos de algas, al ser organismo unicelulares, su concentracion por hectarea es mucho mayor que los otros alimentos usados para biocombustible. Se ha estimado que la produccion de aceite de algas es entre 50 y 100 veces mayor que la de la soya, palma o el maiz.
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5 Variedad Se conocen en la actualidad unos 100.000 tipos de algas, las cuales ya poseen caracteristicas que las hacen mejores insumos para biocombustibles que la palma, maiz o la soja. Pero no se sabe a ciencia cierta cuantos tipos de algas existen aun sin descubrir. Ademas de las 100.000 conocidas se esta trabajando en modificacion genetica para el mejoramiento de sus rendimientos.
6 Eficiencia En al actualidad se han descubierto algas que poseen entre un 40% y 65% de su peso en aceite, que es el necesario para la fabricacion de biocombustible, mientras que la soya tiene un 20%, el maiz un 40% y la palma un 20%.
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7 No compite con alimentos A diferencia del maiz o la soja, el uso y cultivo de microalgas para biocombustibles no incrementa en el precio de los alimentos.
8 Captura de Carbono CO2 La gran ventaja de usar algas es su capacidad de captar CO2 desde la atmosfera. Independiente de si el cultivo de algas se utilizara para generar biocombustibles u otros productos, las algas son uno de los organismos que mas capturan CO2 en el planeta. Entre 50 y 100 kilos por metro cuadrado al dia.
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¿Que son las microalgas? Hay que diferenciar las microalgas de las macroalgas. Las macroalgas son organismo multicelulares, que pueden llegar a medir hasta 4 metros de longitud, por ejemplo, el cochayuyo es un tipo de macroalga. Las microalgas en cambio con organismo unicelulares, no se pueden ver a simple vista por el ojo humano, son pequeñas células que en su conjunto pueden formar manchas verdes o rojas en el mar u otra parte, dependiendo de que tipo sean. Por ejemplo cuando una piscina está un tiempo sin funcionar, el agua comienza a tornarse de color verde, eso significa que en el agua está proliferando una colonia de alga, es decir un potencial insumo de biocombustibles. Las microalgas fueron los primeros organismos con capacidad de fotosíntesis y uno de los principales agentes en la creación de la actual atmósfera terrestre. Las microalgas se definen como organismos unicelulares fotosintéticos que abundan en aguas dulces, salobres y ecosistemas marinos de toda la tierra. Estos organismos al igual que la plantas, son capaces de utilizar el CO2 y la luz solar para generar complejas biomoléculas necesarias para su supervivencia. Un tipo de moléculas sintetizadas por algunas especies son los lípidos neutros o triacilgliceroles (TAG´s), que bajo ciertas condiciones de stress pueden acumular una cantidad importante de lípidos (más del 50% de su peso celular en seco). La biodiversidad de las microalgas es enorme, con decenas de miles de especies que han sido descritas y con más de 10 millones existentes aún por catalogar. Se clasifican en procariotas (cianobacterias o algas verdeazuladas) y eucariotas. Las investigaciones llevadas a cabo durante los últimos 50 años han demostrado que las microalgas son capaces de producir una amplia cantidad de intermediarios químicos e hidrocarburos que ofrecen la posibilidad de sustituir los productos derivados del petróleo o del gas natural. Tres componentes principales pueden ser extraídos de la biomasa de las microalgas; lípidos (incluyendo triglicéridos y ácidos grasos), carbohidratos y proteínas. La bioconversión de estos productos en alcoholes, metano, hidrógeno, ácidos orgánicos y la conversión catalítica de parafinas, olefinas
y compuestos aromáticos, hacen de la explotación de las microalgas una verdadera industria de biorefinería. Las microalgas juegan un importante rol en la capacidad productiva global. Aunque producen solamente el 0,2% de la fotosíntesis de la biomasa, se estima que aproximadamente realizan la fijación del 50% del carbono orgánico global y que contribuyen entre el 40-50% a la oxigenación de la atmósfera. Bajo las limitaciones de las tecnologías actuales, las algas pueden convertir el 15% de la radiación solar disponible mediante fotosíntesis (PARphotosynthetic available radiation) o aproximadamente el 6% de la radiación incidente total. En contraste, los cultivos terrestres, poseen una eficiencia de conversión fotosintética menor. Por ejemplo, la caña de azúcar, uno de los cultivos terrestres más productivos, no superan en ningún caso el 3,5-4% de PAR. Dentro del grupo de las microalgas algunas son ampliamente utilizadas en acuicultura por sus excelentes características, tales como tamaño adecuado, contenidos proteico y lipídico (perfil de ácidos grasos), contenido de vitaminas y pigmentos.
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¿De donde nació todo esto? Desde 1978 hasta 1996, el Departamento de Energía de Estados Unidos, por medio del Laboratorio Nacional de Energías Renovables (National Renewable Energy Laboratorio NREL), desarrollo un programa de investigación conocido como “Programa de Especies Acuáticas, Biodielsel de Algas”. En este programa desarrollo diversas investigaciones para identificar las microalgas con alto contenido de aceites, que puedan ser cultivadas con la finalidad de producir biodiesel. Los resultados de este programa establecieron que algunas especies de microalgas son ideales para la producción de biodiesel, debido a su alto contenido de aceite (más de 50%) y su rápido crecimiento; no obstante, primero se debían resolver algunos problemas referidos principalmente a los costos de producción.
National Renewable Energy Laboratory NREL/TP-580-24190
A Look Back at the U.S. Department of Energy’s Aquatic Species Program: Biodiesel from Algae
El programa fue cancelado en 1996, debido al bajo precio del petróleo, cotizado en promedio en 1996 en US$20 el barril (en 2008 fue de US$140)1, además tenemos que recordar que el Protocolo de Kioto, que regulaba las emisiones de CO2 fue firmado recién en el año 1997. Hasta la fecha lo desarrollado por NREL ha sido el programa más ambicioso en la producción de biodiesel de las microalgas. Este programa ha sido en el cual todas las actuales empresas y laboratorios se han basado para desarrollar esta tecnología. En la actualidad existen muchos países tratando de mejorar las técnicas de cultivo de las microalgas, con la finalidad de volverlos más sencillos y rentables, para que el precio del biocombustible de algas sea competitivo con el petróleo y los demás biocombustibles. Close-Out Report
1 http://si2.bcentral.cl/Basededatoseconomicos/951_455.asp?f=M&s=Precio-petroWTI
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¿Como funciona esto? El proceso para la obtención de biocombustibles a base de algas se compone de dos etapas: 1. Cultivo y Cosecha. 2. Obtención de subproductos de las algas. Primero el cultivo de las microalgas, ya que las algas que se utilizan en la fabricación del biocombustible no serán captadas del mar, sino que cultivadas y cosechadas. Para cultivar se necesita un medio acuático, además es primordial tener sus dos principales alimentos: CO2 y mucha radiación solar. Estos dos elementos deben ser constantemente ingresados al sistema de cultivo de las algas, que como en el caso de la imagen pueden ser tubos transparentes, más adelante se mostrarán distintos sistemas de cultivos existentes.
Las microalgas, como son organismos fotosintéticos, rompen la molécula de CO2, absorbiendo el C carbono para su consumo, y el O2 oxigeno lo liberan como subproducto del proceso, es por esto que las algas se pueden utilizar para capturar el carbono de la atmósfera. El C carbono que capturaron las algas se agrega a su cadena molecular, el cual hace que después de unas horas crezcan y se multipliquen. Luego de que las algas se multiplican y se obtiene una concentración considerable de algas en el medio acuático, se cosechan, y el agua donde se cultivan se sigue utilizando en el sistema de cultivo. Aquí comienzan distintos procesos para las algas, dependiendo de los usos o productos que se quiera obtener, ya sea hidrógeno, metanol o biodiesel. Por ejemplo para obtener biodiesel las algas cosechadas son exprimidas para obtener el aceite que luego se refinará. Más adelante se explicarán los procesos a los cuales son sometidas las algas dependiendo del producto que se quiera obtener.
CO2 O2 C
NUTRIENTES
BIODIESEL
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bioreactor algas
oxigeno
reciclado de agua
o2
desaguar generador biomasa algas transporte
etanol metanol
biodiesel
hidrógeno
residuos proteicos plásticos suplementos farmacéutico cosmetologico fertilizante otros productos
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entre 30.000 y Cultivos
Los cultivos de microalgas son esenciales para la producción de biomasa. El cultivo de las algas se produce en medios acuáticos, estos pueden ser piscinas o sistemas sofisticados llamados fotobioreactores, que quiere decir elemento donde un elemento biológico reacciona con la luz. Estos dos métodos de cultivo permite que las concentraciones de biomasa y aceite que se pueden obtener del cultivo de algas sea mucho mayor al de otros insumos de biocombustibles.
100.000 !
litros/hectarea 5.000 4.500 4.000
4.752
3.500 3.000 2.500 2.000 1.500
2.151
1.000 500
767
842
907
922
954
sebo chino
soya
canola
242
cañamo
maravilla
maní
coco
palma
algas
NREL Potential Oil Yield
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Como funcionan los cultivos
Los cultivos de microalgas utilizan necesariamente agua ya que es el medio en el cual estos organismos viven, pero a pesar de lo que se pudiera pensar, la cantidad de agua requerida es muy baja en comparación a otros cultivos, ya que toda el agua ocupada se recicla. El esquema de abajo explica el sistema. Los fotobioreactores o piscinas donde se cultivan las algas deben tener dos insumos importantes: radiación solar y dióxido de carbono, además de algunos nutrientes en el caso de algunos tipos de algas.
Sol
Las algas se multiplicarán y crecerán en el agua, luego de obtener una concentración de algas en el agua considerable, se extrae esta agua y por medio de centrífugas se separan las algas del agua. El agua limpia se vuelve a ingresar al sistema, y la biomasa de algas extraídas se puede utilizar para fabricar biocombustible. Como residuo del proceso de fotosíntesis de las algas se obtiene oxígeno, el cual se puede liberar a la atmósfera o bien en algunos casos se puede comprimir e inyectar en procesos industriales que necesiten de un alto nivel de oxígeno.
Agua reciclada
Co2 Nutrientes
o2 centrifuga separación Agua y Algas
bioreactor algas
Agua + Algas
oxigeno
biomasa algas
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Método de Cultivo
Para poder cultivar algas es necesario ir escalando de a poco el medio en el cual se desarrollan. El proceso de inicia con la inoculación en bandejas de plástico, desde las cuales se trasladan a pequeños envases con agua en un ambiente controlado. Cuando la concentración es la adecuada, esta solución de agua y algas se puede verter en un sistema mayor.
inoculación
pequeño volumen
cultivo
cultivo
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Tipos de Cultivos
Existen dos tipos de cultivos: abiertos o cerrados. Esta clasificaci贸n explica el modo en que el cultivo se relaciona con el entorno, cuando hablamos de cultivos abiertos se trata de cultivos en los cuales las algas est谩n en contacto directo con el exterior como por ejemplo piscinas; cuando nos referimos a cultivos cerrados hablamos de cultivos donde las algas no tienen contacto con el exterior, en este caso nos referimos a sistemas de tubos por ejemplo. Cada uno de los tipos de cultivos tiene sus ventajas e inconvenientes.
Sistemas de Cultivos Abiertos
Sistemas de Cultivos Abiertos
Dentro de los tipos de cultivos abiertos podemos definir tres subtipos: 1. Sistemas Abiertos 2. Sistemas Semi-abiertos 3. Raceway Ponds
Sistemas de Cultivos Cerrados
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1. Sistemas de Cultivos Abiertos
Son los primeros criaderos de algas inventados, corresponden a estanques o lagunas, por lo general enterrados en la tierra. Ventajas: Son los más baratos de construir de todos los sistemas Desventajas: Existe poco o muy poco control sobre agentes externos como otras algas o protozoos. Se posee un bajo control sobre la temperatura del agua, la concentración de CO2 y las condiciones de iluminación. Influye mucho la localización de los estanques ya que el clima afecta directamente la producción. Son necesarias algas resistentes para que puedan crecer y no ser afectadas por agentes externos, pero no siempre serán las algas que produzcan más aceite. No hay movimientos de las algas, ya que el agua está estancada, lo que hace que las algas que se encuentren en la parte superior capten más luz y CO2 que las que están en la parte inferior de la piscina. La productividad de este sistema es baja.
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2. Sistemas de Cultivos Semi-Abiertos
Son estanques o lagunas cubiertas con un invernadero, que por lo general resultan ser más pequeñas que las anteriores. Ventajas: Mejoran algunos de los problemas del sistema anterior, ya que permite más tipos de algas y que estas sean las dominantes, sin verse afectado mayormente por agentes externos. Permite una mayor producción, ya que aumenta la productividad en invierno en climas fríos. Es posible aumentar la concentración de CO2 en los cultivos. Desventajas: Existe un mejor control sobre agentes externos como otras algas o protozoos, pero igualmente el sistema es factible de recibir contaminación. No hay movimiento y circulación del agua y las algas. La productividad de estos sistemas, es mejor que la de uno abierto, pero igualmente es baja.
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3. Sistemas Raceway Ponds
Son estanques donde el agua está en constante movimiento. Es un mejoramiento de los dos sistemas anteriores, y actualmente es el método más utilizado para el cultivo de algas. Ventajas: Permite una circulación del agua, por lo que todas las algas pueden tener contacto con la luz solar y el dióxido de carbono. Permite un ingreso controlado de los nutrientes, ya que la circulación del agua permite que se distribuya de forma equitativa. Desventajas: No eliminan el problema de la contaminación con agentes externos. Al igual que en los otros sistemas existe mucha del agua.
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Esquinas redondeadas para permitir el flujo constante del agua
La profundidad de estas piscinas varia entre 30cm. y 100cm.
Paleta que permite el movimiento del agua
La longitud y ancho de las piscinas es variables llegando a medir 150m. de largo en algunso casos
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Sistemas de Cultivos Cerrados (fotobioreactores)
Son sistemas cerrados de recirculación de agua donde todos los factores están controlados. Ventajas: Elimina el problema de la contaminación, ya que el agua al no tener contacto con el exterior no es factible de criar otros organismos que no sean las algas. Se obtiene máxima eficiencia en la captación de la luz, y esto dependerá exclusivamente del diseño que tenga el fotobioreactor. Una de las principales ventajas es la optimización del espacio, ya que el sistema permite cultivos verticales, lo que multiplica el rendimiento del suelo. Se automatizan todos los aspectos relacionados con el cultivo, ya sea la temperatura del agua, la concentración de dióxido de carbono, de oxígeno, el ph del agua, la temperatura del agua, etc. Permite una máxima eficiencia en la utilización del agua, ya que toda el agua utilizada se recircula disminuyendo al mínimo la perdida y evaporación. Desventajas: La principal desventaja de los fotobioreactores es el costo, y ha sido el principal impedimento del desarrollo comercial es esta tecnología, pero los actuales estudios e investigaciones han logrado disminuir considerable este problema.
Tipos de fotobioreactores
Existen muchos tipos de fotobioreactores, y la clasificación que se hará para distinguir es a través de su forma, pueden ser horizontales, verticales o diagonales. Los horizontales son los más antiguos, de todos, algunas investigaciones datan de la década de 1980, actualmente se utilizan para cultivar algas en Israel. Los verticales y diagonales se han desarrollado en los ultimos años, y han permitido una mayor concentración de fotobioreactores por metro cuadrado; si bien ha habido anuncios de empresas sobre la utilización de estos fotobioreactores e investigaciones sobre estos, aún no existe una utilización comercial de estos. Los diagonales, al igual que los paneles solare sfotovoltaicos, pretenden por medio de una inclinación de los fotobioreactores, obtener una mayor captación de luz solar. En la actualidad se están investigado nuevas formas y materiales, los que situaremos en una nueva categoría llamada: prototipos.
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Fotobioreactores Horizontales
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Fotobioreactores Verticales
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Fotobioreactores Diagonales
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Fotobioreactores Prototipos
Se han desarrollado nuevos tipos de fotobioreactores, fabricados de diversos materiales y que poseen distintas formas. Los mรกs prometedores son los fabricados con mangas o bolsas plรกsticas, debido a su bajo costo.
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Fotobioreactores Prototipos
Estos dos proyectos que se muestran a continuación, son proyectos desarrollados, uno por un diseñador y el otro por una oficina de arquitectos jóvenes para dos concursos. El primero fue el ganador de un concurso creado por la fundación sin fines de lucro HATCH, que fomenta la innovación en el diseño. Este proyecto fue creado por el diseñador Charles Lee. El segundo proyecto fue diseñado por la oficina Emergent, en un concurso para instalar un monumento en la estación de trenes de Perth, Australia., que reflejara la identidad de la ciudad, donde los arquitectos pretenden por medio de la luz, los colores y la sustentabilidad lograr una conexión con la ciudad.
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Extracción de aceite de las algas
La extracción del aceite de las algas para la fabricación de biocombustible se realiza mediante tres pasos en el cual la biomasa de algas es purificada para obtener un aceite lo más puro posible, que no contenga agua ni residuos orgánicos de las algas.
Biomasa Agua+Microalga
Centrifuga
El primer paso es separar la biomasa de algas del agua en el cual fueron cultivadas, para esto se utiliza una centrifuga que no rompe las celulas de las algas, producto de este proceso se obtiene agua y biomasa de algas vivas. El segundo paso es romper las células de las algas utilizando una prensa centrifuga que permite liberar los ácidos grasos, lípidos y aceites de las algas.
Biomasa de algas sin agua
Agua sin algas
Extracción de aceite de biomasa
Agua que se reingresa al sistema cerrado de cultivo de las algas.
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El tercer paso es separar las células muertas del aceite, para esto se utiliza una centrifuga en la cual se obtienen dos productos: biomasa de algas muertas y secas, y aceite puro de microalgas que puede ser utilizado directamente en el proceso de transesterificación para la fabricación de biodiesel o bioetanol.
Biomasa de células de algas exprimidas+aceite
Aceite propicio para la fabricación de biodiesel o bioetanol.
Centrifuga
Aceite de Algas
Biomasa seca de algas sin aceite
Se puede utilizar en la fabricación de fertilizantes, colorantes de alimentos y salmones, suplemento alimenticio para cultivos de mariscos y para seres humanos o para uso cosmetológico
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Otros usos de las algas.
Además de biodiesel, las algas sirven para fabricar otros múltiples productos, lo que permite obtener mayores beneficios de ellas.
Captura de CO2
Las algas son capaces de capturar aproximadamente 1,8grs. de CO2 por cada 1gr. de microalgas. Es decir que aproximadamente 1 metro cuadrado de cultivo de microalgas es capaz de capturar entre 50 y 80 kilos de CO21 atmosférico al año dependiendo del tipo de cultivo y el tipo de alga.
Alimentación Humana
Existen unas 200 especies de algas usadas para el consumo humano. De ellas 21 se utilizan en Japón hace más de mil años. La Spirulina es un alga con una gran historia como fuente de alimentos en África Oriental y México precolonial. Debido a su alto contenido en proteínas y otros nutrientes, se usa comúnmente como suplemento alimenticio y como tratamiento para la desnutrición. Las algas marinas son utilizadas como alimento suplementario por su alto contenido de sales minerales (yodo, potasio, entre otros y por el hecho de poseer sustancias viscosas o coloidales inertes que permiten dar una consistencia gelatinosa a los alimentos y preparados industriales. En países con una alta desnutrición, las misiones de la ONU llevan consigo suplementos alimenticios hechos de algas para entregar a los niños y personas adultas
Fertilizantes
Es uno de los usos más antiguos de las algas, las cuales en los pueblos costeros, eran recogidas para utilizarlas como abono y estabilizante del suelo. Algunas algas presentan un alto nivel de carbonatos, por lo que son utilizadas en suelos con una acidez elevada. Aparte de abonar las algas mejoran las características nutritivas del suelo e impiden el crecimiento de malas hierbas. Se han desarrollado fertilizantes basados en extractos líquidos de algas ya que aumentan la resistencia de los cultivos a las heladas y plagas y además estimulan el crecimiento y producción vegetal. 1
CO2 Sequestration by Algae Reactors, Tim C. Lieber, 2007.
50 Kg CO2 1 m2 Algas
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Agropecuarios
Se emplean también como complemento en la dieta del ganado . Actualmente hay empresas que fabrican harinas de algas para ser suministradas al ganado.
Cosmética
Se utilizan en la elaboración de dentífricos, geles de baños, cremas faciales, corporales, del cabello y jabones para adultos y niños.
Farmacológico
La aplicación en la medicina tradicional es muy común en el sudeste asiático. En la industria farmacológica su uso está relacionado con su poder gelificante, sin embargo también se ha encontrado actividad antitumoral, antioxidante y antiúlceras entre otras.
Terapéutico
La utilización terapéutica de las algas está extendida en homeopatía: así el musgo de Irlanda (Chondrus crispus) produce una gran cantidad de mucílago que le confiere propiedades emolientes, laxantes y expectorantes Contra el estreñimiento crónico, extractos de laminaria (Laminaria sp.) que dilata los conductos del organismo (cuello del útero) y el sargaso vejigoso (Sargassum sp., y Fucus vesiculosus) que combaten las paperas, gota y la obesidad. En el presente siglo la comunidad científica especializada investiga acerca de la eficacia de las algas contra ciertas afecciones y enfermedades que han incrementado su incidencia como son: trombosis, colesterol, trastornos gástricos y vesiculares, reumatismo y la espasmofilia.
Eliminación Radioactividad
El ácido algénico, componente fundamental y peculiar de las algas, contribuye en la eliminación de metales pesados como el arsénico, el plomo, el mercurio e incluso con elementos radioactivos (estroncio, cobalto) originando así la formación de sales insolubles que junto a los productos de desecho de nuestro organismo eliminamos todos los elementos contaminantes que se han ingerido con la comida o que se han absorbido de la atmósfera así como las purinas procedentes de productos animales. Gracias a dicho elemento se elimina también la grasa superflua y las toxinas depositadas en la sangre, que así se purifica.
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Estudios acerca de biocombustible a base de algas
Luego de que el “Programa de Especies Acuáticas, Biodiesel de Algas” de NREL fue cancelado en el año 1996 ha ocurrido un reciente interés en desarrollar esta tecnología. A partir de el año 1997, año en que se firmó el “protocolo de Kioto” el mundo comenzó a desarrollar interés en todas las energía renovables, y a partir del año 2000 comienzan a desarrollarse investigaciones en distintas partes del mundo acerca de la factibilidad de fabricar biocombustibles a base de algas. Hasta ese momento las algas habían sido cultivadas y sus usos eran los descritos en el capitulo anterior. El interés en fabricar biocombustible en base a algas se vio incrementado por el alza que tuvo el precio del petróleo en la última década, alcanzando antes de la actual crisis, en Julio de 2008 US$146,901, el precio más caro de la historia. Actualmente en 2009 el precio del barril de petróleo en enero era de US$41,72 y ha tenido un incremento constante hasta Noviembre cotizarse en 81,133, se espera que a fin de año llegue a los US$904 1 2 troWTI 3 4 troWTI
http://es.wikipedia.org/wiki/Precio_del_petr%C3%B3leo http://si2.bcentral.cl/Basededatoseconomicos/951_455.asp?f=M&s=Precio-pehttp://www.cx-portal.com/wti/oil_en.html http://si2.bcentral.cl/Basededatoseconomicos/951_455.asp?f=M&s=Precio-pe-
Precio del barril de Petróleo 1861-2008
Empresas de biocombustible a base de algas
El interés en desarrollar biocombustibles de algas no ha sido solo académico, sino que también ha llevado a un desarrollo empresarial. Existen alrededor de 50 empresas dedicadas a esto en el mundo. Algunas de estas empresas han surgido como una rama de negocio de empresas existentes dedicadas al cultivo y fabricación de productos a base de algas. Todas ellas coinciden en que el principal obstáculo en este minuto es disminuir los costos. En la actualidad el consenso es que el costo de fabricar de un barril de biodiesel de algas es de US$150. Se espera que de aquí al año 2014 el precio disminuirá a un rango entre US$50 y US$801, por lo que sería perfectamente competitivo con el precio del petroleo. Además del emprendimiento de empresarios en desarrollar esta tecnología, durante este año 2009 hubo importantes noticias respecto al biocombustibles de algas. Las grandes petroleras del mundo invirtieron grandes sumas en investigación de esta tecnología. La petrolera Exxon se asoció con la empresa Synthetics genomics, empresa estadounidense, para la investigación y fabricación de biocombustibles aportando la asombrosa suma de 600 millones de dólares en un lapso de 5 años. 1 http://www.biofuelsdigest.com/blog2/2009/06/22/biofuels-digest-algae-fuel-pricecapacity-projections-for-2009-2014/
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A fines de 2008, el fondo Cascade Investment de Bill Gates y el fondo Venrock Asociados de la familia Rockefeller invirtieron, 50 millones de dólares en Sapphire Energy, una empresa estadounidense radicada en San Diego. Esperan en cinco años estar comercializando biocmbustible de algas. Solazyme, una empresa de investigación en biología sintética radicada en San Francisco, Estados Unidos, firmó en 2008 un acuerdo con Chevron para desarrollar un proceso industrial que permita la aplicación a gran escala de su procedimiento La Agencia de Proyectos de Investigación Avanzados del Departamento de Defensa (DARPA), la unidad de investigación de las fuerzas armadas, otorgó en 2009 dos contratos de tres años de duración a General Atomics y a la empresa Science Application International Corporation, con el fin de investigar los biocomustibles a base de algas. La Fuerza Aérea espera que los experimentos con biocombustibles tengan éxito, puesto que podría suponer un ahorro en el combustible que se utiliza para hacer volar sus aviones, que consumen alrededor de 2.400 millones de litros de petróleo al año, equivalente al 15% de todo lo consumido en Chile en un año.2 Shell y HR Biopetroleum han formado una empresa conjunta, Cellana, para el desarrollo de un proyecto de demostración que tiene por objetivo la construcción y operación de una planta piloto para el crecimiento de microalgas y posterior transformación de sus aceites en biocombustibles en Hawaii.
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www.cne.cl
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Congresos de biocombustible a base de algas
La investigación ha llevado a que la difusión de esta tecnología se haya visto incrementada en los ultimos años. Consecuencia de esto son los numerosos congresos que se han realizado con el fin de dar cuenta de los beneficios de investigar, fabricar y utilizar biocombustibles de algas. En estos congresos se invitan a investigadores y empresas a contribuir con su conocimiento del tema para que los demás puedan saber de los avances producidos en la materia, además que estos eventos permiten a los investigadores conseguir fondos para sus trabajos tanto de los gobiernos como de entidades privadas. A continuación se detallan los últimos congresos efectuados en el mundo.
2008, Enero 23, I Conferencia Monográfica Internacional de Biodiesel a partir de Algas.
Organiza: Global Energy, España. Madrid, España http://www.globalenergy.es/index.php?page=eventosant&idant=16
2008, Septiembre 17-18-19, Algae Biofuel Summit 2008. Organiza: Growdiesel Climate Care Council de India. Nueva Delhi, India. http://www.growdieselevents.com
2008, Octubre 30-31, Congreso Internacional Obtención de Biomasa y Producción de Biocombustibles a Partir de Algas.
Organiza: Global Energy, España. Alicante, España http://www.globalenergy.es/index.php?page=eventosant&idant=16
2008, Noviembre 11, Jornada Técnica Internacional Producción y uso de las microalgas con fines energéticos.
Organiza: Instituto para la Diversificación y Ahorro de la Energía IDAE, España. Madrid, España http://www.idae.es/index.php/mod.eventos/mem.detalle/id.27
2008, Noviembre 17-18, Algae World 2008. Organiza: Center for Managemente Technology de Holanda. Singapur. http://www.cmtevents.com/speakerprofiles.aspx?ev=081167&
2009, Marzo 23-24-25, Algae Biofuels World Summit. Organiza: Departamento de Agricultura de Estados Unidos. San Francisco, California, Estados Unidos. http://peswiki.com/index.php/Event:Algae_Biofuels_World_Summit_2009
2009, Abril 27-28, Algae World 2009.
Organiza: Center for Managemente Technology de Holanda. Rotterdam, Holanda. http://www.cmtevents.com/eventschedule.aspx?ev=090423&
2009, Abril 29-30, Algae Commercialization - Research and Business Networking Forum. Organiza: Asociación Nacional de Algas de Estados Unidos. Houston, Texas, Estados Unidos. http://www.nationalalgaeassociation.com/forum.html
2009, Septiembre 8-9-10, 2nd Algae Biofuel Summit 2009. Organiza: Growdiesel Climate Care Council de India. Nueva Delhi, India. http://www.growdieselevents.com/
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2009, Septiembre 17-18, Algae: The New Oil. Organiza: Asociación Nacional de Algas de Estados Unidos. Houston, Texas, Estados Unidos. http://www.nationalalgaeassociation.com/forum.html 2009, Octubre 7-8, Algae Biomass Summit.
Organiza: Asociación de Biomasa de Algas de Estados Unidos. San Diego, California, Estados Unidos. http://www.algalbiomass.org/ABS09.html
2009, Octubre 28-29, Exposición internacional de Biocombustibles. Organiza: Revista Biofuels International Canada. Montreal, Canada. http://www.biofuelsinternationalexpo.com/canada/conf_prog.html
2009, Noviembre 16-17, Congreso Próxima Generación para Biocombustibles. Organiza: Green Power Conferences, Reino Unido. San Francisco, California, Estados Unidos http://www2.greenpowerconferences.co.uk/v8-12/Prospectus/Index. php?sEventCode=BN0911US
2009, Noviembre 16-17-18-19-20, Exposición internacional de Biocombustibles Asia. Organiza: Revista Biofuels International Canada. Singapur. http://www.biofuelsinternationalexpo.com/asia/
2010, Abril 12-13, Algae Biofuel Workshop 2010. Organiza: Growdiesel Climate Care Council de India. Nueva Delhi, India. http://www.algaebiofuelsummit.com/algaebiofuelworkshop2010
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CHILE |
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Cultivo de Algas en Chile
Según datos del gobierno en Chile existían al año 2007 117.5581 hectáreas cultivadas con uva vitivinícola en el país, produciendo 791.794 litros de vino al año, esto ha significado para el país convertirnos en uno de los grandes productores a nivel mundial. Según datos de 2007 las exportaciones de vino significaron 1.239 millones de dólares, representando el 18% del total del monto transado en exportaciones. Se estima que la producción de biodiesel que se puede lograr con un cultivo de microalgas es entre 30.000 y 100.000 litros por hectárea en un año2. Como ejercicio matemático, si cultiváramos en la misma cantidad de hectáreas algas en vez de uva vitivinícola, podríamos producir entre 3.510.000 y 11.700.000 metros cubicos de biodiesel.
(termoeléctricas y minas de cobre) y mucho terreno apto de ser ocupado sin ocupar tierras de cultivo, además el desierto de Atacama posee una extensión de 36.300.000 de hectáreas. Si en Chile fabricáramos biodiesel de algas, y nuestra producción fuera la más baja de las proyecciones anteriores, es decir 30.000 litros por hectárea al año; para poder suplir la demanda anual de diesel y gasolina sin plomo (12.441.000 metros cúbicos) necesitaríamos cultivar 414,700 hectáreas de desierto de Atacama, equivalentes al 1,14% del total de hectáreas del desierto. Además estaríamos captando aproximadamente 200 millones de toneladas de CO2 al año.
Según datos de la Comisión Nacional de Energía, en Chile se consumen al año 9.394.000 metros cubicos de diesel y 3.047.000 metros cubicos de gasolina sin plomo3. Sumando ambos consumos nos da un total de 12.441.000 metros cubicos. Es decir que el potencial de cultivo de biodiesel de microalgas podría suplir entre un 28,21% y un 94,04%. Lo interesante de este cálculo es que permitiría que el país se surtiera de un combustible elaborado en el país, ajeno a las fluctuaciones del precio del petróleo y de problemas geopolíticos con otros países. Podría generar la misma cantidad de trabajo para la gente o incluso más. Lograría disminuir sus emisiones dióxido de carbono, e incluso podríamos convertirnos en productores mundiales de biocombustible. Para evitar que el país deje de producir y exportar vinos, existe una alternativa aún mejor para desarrollar esta tecnología en el país. Recordemos que un gran insumo para el cultivo de microalgas es la radiación solar, y Chile posee características inmejorables frente a esto: el Desierto de Atacama, el cual posee uno de los mayores índices de radiación solar del planeta. El desierto de Atacama posee las características esenciales para el cultivo de algas: radiación solar, cercanía al agua de mar, fuentes de CO2 1 http://www.odepa.gob.cl 2 “Programa de Especies Acuáticas, Biodielsel de Algas” , Laboratorio Nacional de Energías Renovables, Departamento de Energía de Estados Unidos. 3 http://www.cne.cl
1,14%
100%
del desierto con cultivos de algas
podría abastecer a todo Chile
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Interés en Chile
Chile no ha estado ajeno al desarrollo de los biocombustibles de algas. Tanto universidades, empresas y el gobierno han tomado cartas en el asunto, y se ha trazado una linea a seguir en el futuro, esperando de aquí a 5 años más estar produciendo biocombustibles de algas.
Innova CORFO
En palabras del consejo para la innovación de Corfo, Chile necesita seguir creciendo para alcanzar el desarrollo, y el camino para conseguirlo es el de la Economía del Conocimiento. Pero ello no significa dar la espalda a los recursos naturales, sino aprovechar esa ventaja como un punto de partida sólido que permita avanzar, desde ya, en la búsqueda de otros sectores con ventajas competitivas adquiridas. Para lo cual se han trazado líneas de acción. Chile requiere aumentar su actividad de investigación y desarrollo y tanto el Estado como las empresas están llamados a apoyarla, dada su relevancia estratégica. Además, la gestación del conocimiento, esté orientado o no a la actividad productiva, aumenta la capacidad de apropiar el conocimiento generado por otros. Por ello, es clave en esta propuesta un incremento del apoyo público a la actividad científica y tecnológica básica y aplicada, con especial énfasis, aunque no exclusivo, en las iniciativas orientadas por los sectores productivos. Una mayor actividad científica supone, además, la generación de masas críticas de investigadores que aumenten su productividad y potencien las sinergias de red. En efecto, esta concentración de investigadores aumentaría la eficiencia del gasto y disminuiría los costos de transacción con el mundo empresarial, así como con otros grupos nacionales e internacionales que podrían beneficiarse mutuamente de una mayor interacción. En consecuencia, es necesario un apoyo al desarrollo de centros científicos y tecnológicos de excelencia, integrados a redes nacionales e internacionales, para la formación de capital humano avanzado, generación de nuevo conocimiento, vinculación con los sectores productivos y apoyo a las actividades de otros grupos de investigadores en el país.
biocombustibles.cne.cl
El Directorio Nacional de Biocombustibles ha sido creado por la Comisión Nacional de Energía con el propósito de facilitar las instancias de comunicación entre los actores y la difusión de las actividades en materia de biocombustibles en el país y hacia el extranjero. En el diagrama podrá encontrar una descripción de cada actividad relacionada a los biocombustibles y obtener un reporte con información básica de contacto
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Discurso Presidenta de la República 21 Mayo 2009 En el último discurso de la presidenta de la república se hizo el siguiente anuncio:
“Estamos diversificando nuestra matriz energética. En este gobierno duplicaremos la capacidad instalada de energías renovables no convencionales. La instalación de proyectos eólicos, es decir movidos por el viento, crecerá exponencialmente. Hemos explorado también la geotermia y prontamente nos adentraremos en la energía solar. En los próximos meses llamaremos a un concurso para instalar una planta de concentración solar y una granja fotovoltaica en San Pedro de Atacama. Además, hemos trabajado en consorcios para biocombustibles en el sector forestal y este
año iniciaremos consorcios para obtener biocombustibles de algas y microalgas. Y un dato importante: el año pasado, por primera vez en la historia, logramos que el consumo eléctrico cayese mientras la economía crecía, gracias a una adecuada política de eficiencia energética.
Una palabra respecto a los combustibles. El año pasado el precio internacional del petróleo alcanzó niveles nunca vistos. Para amortiguar este impacto utilizamos exitosamente el Fondo de Estabilización del Precio de los Combustibles y aplicamos dos recortes transitorios del impuesto específico a la gasolina.”
Convocatoria Nacional de Consorcios Tecnológicos Empresariales de Investigación en Biocombustible a partir de Micro y Macroalgas
Para lograr el desarrollo de producción de biocombustibles a partir de micro y macro algas en Chile, es fundamental el compromiso y aporte del Sistema Nacional de Innovación, incentivando una mayor participación de los sectores productivos y mejorando la disponibilidad de capital humano de excelencia para las actividades de ciencia y tecnología en Chile. Por otra parte, la vinculación con organismos internacionales juega un rol fundamental en el presente concurso, sobre todo en la transferencia de conocimientos y tecnología. Dentro de la Política para Biocombustibles se ha dado un paso significativo con la aprobación y adjudicación de los Consorcios Tecnológicos Empresariales de Investigación en Biocombustibles a partir de material lignocelulósico en el año 2008. En esta misma línea y reforzando los compromisos del Gobierno adquiridos en este ámbito, es que el Comité Innova Chile de CORFO, convoca a la presentación de propuestas para el financiamiento de “Consorcios Tecnológicos Empresariales de Investigación en Biocombustibles a partir de Micro y Macroalgas 2009”, orientadas a avanzar en el desarrollo e implementación de tecnologías orientadas a la producción sustentable de biocombustibles en Chile. Este consorcio en sus objetivos generales busca “ampliar el desarrollo económico y productivo de Chile, a través de la creación de consorcios de investigación sustentables en materia de producción de biocombustibles a partir de micro y macro algas, que alcancen altos niveles de impacto, mediante la adopción, transferencia y comercialización de sus resultados.” En sus objetivos especificos pretende “fomentar la articulación de Consorcios Tecnológicos Empresariales de Investigación en la producción de biocombustibles a partir de micro y macro algas, cuyo propósito sea abordar oportunidades de negocios globales, que requieren de la combinación de capacidades empresariales y científico-tecnológicas, nacionales y extranjeras, que trabajen bajo esquemas de gestión empresarial asociativa. Fortalecer las capacidades y competencias científicas y tecnológicas nacionales que permitan incrementar la participación eficiente y competitiva
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de Chile en el mercado de los biocombustibles, particularmente en los generados en base a micro y macro algas. Impulsar la creación de un modelo energético sostenible, abastecido por energías renovables y tecnologías de combustión limpia, aumentando la eficiencia en todo el ciclo energético y mitigando los efectos negativos que produce sobre el cambio climático, tanto la generación como el consumo de energía.” Dentro de las bases de este consorcio tecnológico se establecieron tres líneas de investigación que deben seguir los científicos. Existe consenso en el mundo entero en que, justamente, estas tres líneas de investigación son las necesarias para lograr que los biocombustibles de algas sean una realidad.
1. La producción de biocombustibles, a partir de micro y macro algas, considera en su primera etapa, el estudio y determinación de las cepas que tengan la mejor productividad en relación con las condiciones naturales de nuestro país, así como determinar las condiciones necesarias para su reproducción (disponibilidad, temperatura y salinidad del agua, radiación solar, disponibilidad de CO2, entre otros). De esta etapa se espera, al menos, obtener información, investigación y desarrollo de productos o servicios tales como: determinar las especies de micro y/o macro algas que mejor se adaptan a las características de nuestro país y las condiciones necesarias para su cultivo.
2 . La segunda etapa de este proceso considera la producción de grandes volúmenes de micro y/o macro algas, su cosecha, acopio y transporte. De esta etapa se espera, al menos, obtener información, investigación y desarrollo de productos o servicios, tales como: determinar el mejor método de cultivo para micro y/o macro algas (estanques o fotobiorreactores) conjuntamente con sus parámetros operacionales óptimos (temperatura, flujo, material y forma de fotobioreactor seleccionado, etc.), determinación de los insumos mínimos necesarios para el cultivo de micro y/o macro algas dependiendo del método seleccionado (agua, energía, reactivos, catalizadores biológicos).
3.
La tercera etapa considera la producción de biocombustibles. De dicha etapa, se espera, al menos obtener información, investigación y desarrollo, productos o servicios, relativos al proceso de extracción del aceite (prensado, solvente, extracción de fluido supercrítico), procesamiento de la biomasa residual (torta), fermentación de la biomasa residual, entre otros.
Universidades investigando en Chile
Antes de que la Presidenta de la República hiciera este anuncio, había varias universidades en Chile que estaban investigando el desarrollo de biocombustibles de algas en el país. Estas eran la Universidad de Concepción a través de su Centro de Investigación en Biotecnología con los siguientes proyectos, en conjunto con las empresas Panades y compañía limitada y Pullman Bus Limitada: - FONDEF D07I-1063 “Manejo biotecnológico de microalgas oleaginosas nativas para la obtención de biodiesel” - DIUC Nº 207023044-1 (2007-2009) “Producción de biodiesel a partir de microalgas: evaluación de cepas y optimización de cultivos”. Universidad de Tarapacá de la ciudad de Arica en conjunto con las empresas Granja Marina Cauquear Limitada e Inversiones Gramado Limitada: - FONDEF D06I1099 “Desarrollo de un paquete tecnológico para producir bioenergía a partir de Algas” Universidad Arturo Prat de la ciudad de Arica en conjunto con las empresas Gattavara Sociedad Anónima, Algas Prodalmar Limitada y Solarium Biotechnology Sociedad Anónima. - FONDEF D04I1258 “Optimización y desarrollo biotecnologico de un sistema productivo para el cultivo masivo de microalgas, orientaso a la obtención de productos de alto valor comercial en el norte de Chile” Universidad de Antofagasta en conjunto con Algas Prodalmar Limitada, Panades y compañis Limitada, Clean Filter Limitada y Westfalia Separator Chile Sociedad Anonima. - FONDEF D06I1021 “Optimización y mejoramiento biotecnologico de las condiciones de cultivo de la microalga verde Botry Ococcus Braunii para la obtención de Bio-hidrocarburos” Todas estas investigaciones se están llevando a cabo en la actualidad, y lo que están llevando a cabo las universidades en este minuto es realizando las gestiones para postular a los fondos que se entregarán a los consorcios creados para investigar el desarrollo de los biocombustibles a base de algas.
BIOCOMBUSTIBLES DE ALGAS | 121
Empresas chilenas
En la actualidad existe una empresa en el país que tiene como objetivo el desarrollo de biocombustibles de algas y se está dedicando seriamente a esto, la empresa se llama Manafuels, y su CEO es Roberto Valladares, con quien hubo conversaciones que ayudaron al desarrollo de este proyecto de título. Esta empresa ha sido invitada a distintos eventos realizados en Chile acerca de los biocombustibles de Algas. Al igual que otras empresas de este tema en el mundo, Manafuels nace al alero de otra empresa anterior, de la cual existe apoyo y trayectoria en procesos que ayudarán al éxito de Manafuels. Esta empresa nace de Bioscan, la cual se creó en 1994 por un grupo de científicos y profesionales chilenos que comenzó desarrollando servicios de diagnóstico para microorganismos relacionados con infecciones periodontales. A lo largo de los años esta empresa se ha caracterizado por continuos avances en investigación y desarrollo. Bioscan, se ha especializado en el desarrollo de proyectos con un alto potencial comercial, combinando las propias habilidades en el desarrollo de proyectos de innovación, con destacados investigadores e inversionistas.
Taller: Biocombustibles a Partir de Micro y Macro Algas – Una Apuesta Estratégica para Chile Fecha: Miércoles 22 de Abril de 2009. Lugar: Auditorio CORFO. Moneda 921, Santiago.
Programa 10:00-10:20
Presentación Taller Gloria Maldonado. Subdirectora de Biotecnología y Energía InnovaChile – CORFO. José Antonio Ruiz, Jefe de Hidrocarburos de la Comisión Nacional de Energía.
10:20-10:45
Proyecto piloto de producción de biodiesel a partir de microalgas desarrollado en El Salvador. Dr. Alfredo Ravinet. Director Asistente y Profesor Asociado del Programa Militar y Tecnologías de Defensa de la Universidad Internacional de Florida, Estados Unidos
10:45-11:00
Generación de Energía a Partir de Algas - Estudio de Vigilancia Tecnológica. Marlene Sepúlveda. Área de Hidrocarburos Comisión Nacional de Energía.
11:00-11:30
Coffee Break
11:30-11:50
Proyecto Cultivo de micro algas para abatimiento de CO2 y producción de biodiesel (por confirmar)
11:50-12:10
Investigación en biocombustibles en base a algas. Dra. Mariella Rivas Álvarez, Universidad de Antofagasta.
12:10-12:30
MANAFUELS, Génesis de una empresa de biocombustibles a partir de algas. Roberto Valladares, Gerente General MANAFUELS S.A.
12:30-12:45
Consorcios Tecnológicos de InnovaChile: Características del Instrumento. Darío Morales. Coordinador Área de Energía – InnovaChile – CORFO.
Subdirección de Biotecnología y Energía InnovaChile, CORFO Moneda 921, oficina 720, Santiago, Chile | Teléfonos: (56-2) 631 8766
122 | MEMORIA PROYECTO DE TITULO
Seminario Internacional de Algas
La Universidad de Antofagasta, que se ha transformado en uno de los referentes en la materia en Chile, a través de su equipo dirigido por la investigadora Mariella Rivas organizó en Octubre el primer seminario de este tema en Chile. Esta actividad fue organizada también por la Comisión Nacional de Energía, el Gobierno Regional, la Universidad de Antofagasta, Programa Innova Chile de Corfo y la Comisión Nacional de Investigación Científica y Tecnológica, Conicyt. Además contó con la participación de representantes del Banco Interamericano de Desarrollo y la Agencia Internacional de Energía. En la oportunidad se congregaron expositores e invitados provenientes de Italia, Estados Unidos, Portugal, Austria, España, Nueva Zelanda, Israel, Japón, China, India, Alemania, Rusia, entre otras naciones. De Chile, destacó la presencia de los doctores Alejandro Buschmann, investigador del Centro I+D i-mar, de la Universidad de Los Lagos y Mariella Rivas investigadora del Cicitem de la Universidad de Antofagasta. No solo hubo experiencias del mundo científico, también parte del programa comprendía la exposición de representantes de empresas extranjeras que han desarrollado modelos de negocio en torno al cultivo de algas y energía, y aquellas que han decidido incursionar en la investigación e innovación por el atractivo potencial de utilizar las emisiones de dióxido de carbono en el cultivo de biomasa algal y así mantener un sistema de reducción permanente de emisiones de gases efecto invernadero. Durante el seminario se conocieron las experiencias de especialistas en cultivo de micro y macroalgas, de biotecnólogos que han logrado, a través de modificaciones metabólicas, incrementar los rendimientos de la producción de estos organismos, y otros científicos que han estudiado los distintos factores que afectan a los cultivos y la producción de bioproductos específicos. Se destacó el gran potencial del cultivo de algas como fuente efectiva para obtención de biomasa. Las ponencias mostraron avances tecnológicos para la producción de diferentes microalgas con los que se espera reducir los costos de producción. Además, se presentaron estudios metabólicos relacionados con la mejora en la producción de lípidos por parte de las microalgas, abriendo nuevos horizontes a la producción de estos aceites de interés energético.
BIOCOMBUSTIBLES DE ALGAS | 123
Universidad de Antofagasta
Regional para el desarrollo socio económico de la Región. Desde el punto de vista de I & D, se fundamenta sobre la base de prolongar la actividad minera más allá de la vida útil de los yacimientos proponiendo crear una Minería integral que considere más valor inteligente en los productos mineros y proponga nuevas tecnologías en un marco sustentable.
En el año 2004 la universidad en el marco del Concurso Creación de Consorcios Regionales de Investigación y Desarrollo Cooperativo de CONICYT, presentó el proyecto Centro de Investigación Científico Tecnológico para la Minería (CICITEM) en la Segunda Región de Antofagasta. Lo auspicia el Gobierno Regional de Antofagasta y las instituciones participantes eran las Universidades de Antofagasta y Católica del Norte. La oportunidad del tema de la Minería considera que esta Región, Capital Minera de Chile, concentra el 50% de la producción nacional de ese sector, en un país que es líder mundial en la producción de cobre, litio y yodo; productor principal de molibdeno, oro, plata, hierro, nitratos naturales, boratos, sal; que concentra las mayores reservas mundiales de algunos recursos y ocupa el primer lugar en el Ranking Minero Mundial en Atractivos de Inversión Minera en la Encuesta Fraser. El CICITEM vendría a llenar el vacío en I & D para la propuesta de encadenamiento productivo o Cluster Minero que propicia la Estrategia
Hoy el CICITEM es una realidad y posee 24 investigadores que cuentan con variadas actividades, como asesorías, desarrollo de proyectos y publicaciones científicas en revistas de corriente principal, trabajo que sustenta el sostenido avance en las líneas investigativas de Biominería e Ingeniería de Procesos. El centro está comenzando a crecer, definió su estructura orgánica, obtuvo Personalidad Jurídica, está adjudicándose importantes proyectos en colaboración con industrias de la zona y se posiciona como un referente en la Investigación Científica y Minera en el Norte de Chile.
La Universidad de Antofagasta lleva por lo menos 20 años estudiando los cultivos de microalgas, pero hasta entonces solo pensado para usos no energéticos, como por ejemplo colorantes para salmones o alimentos para cultivos de mariscos.
124 | MEMORIA PROYECTO DE TITULO
Proyecto de la Universidad de Antofagasta La Universidad de Antofagasta está actualmente participando en el concurso de Consorcios Tecnológicos Empresariales de Investigación en Biocombustible a partir de Micro y Macroalgas, y lo está haciendo en conjunto con dos grandes empresas: Ferrocarriles Antofagasta Bolivia y Edelnor. Lo que pretende es crear un Centro
de Investigación Experimental de Biocombustibles de Algas.
Ferrocarriles Antofagasta Bolivia pertenece al grupo económico de la familia Luksic (hay que recordar de Andrónico Luksic, patriarca de la familia y fundador del grupo económico nació en la ciudad de Antofagasta), el grupo Luksic posee dos sociedades de inversión Quiñenco y Antofagasta PLC. Actualmente Quiñenco posee participación en: Banco de Chile, CCU, Telefónica del Sur, Madeco, Calaf, Viña San Pedro, Habitaría y Entel. Por su parte, Antofagasta PLC participa en la propiedad de: Antofagasta Minerals, Ferrocarril de Antofagasta a Bolivia y Aguas Antofagasta. Edelnor es controlada por Inversiones Mejillones que posee el 82,3% de la compañia. Inversiones Mejillones es una sociedad cuyos únicos socios son Inversiones Tocopilla Ltda., con el 65,2%, y Codelco con el 34,8%. Inversiones Tocopilla Ltda. es una sociedad de responsabilidad limitada cuyos únicos socios son Codelco, con un 49% de los derechos sociales, y Suez Energy Andino S.A., con el 51% restante. Suez Energy Andino S.A. es una sociedad anónima cerrada chilena, cuyos únicos accionistas son Suez-Tractebel, titular del 99,99% de las acciones emitidas por la sociedad, y Suez Energy South America Participaciones Ltda. titular del 0,01% restante. ¿Que implica esto para la Universidad de Antofagasta? Sus dos socios inversores (que analizando los datos entregados, serían tres: Grupo Luksic, Codelco y Suez Energy) para el desarrollo de biocombustibles de algas tienen grandes incentivos en que se logre desarrollar comercialmente esta tecnología ya que esto beneficiaría directamente sus negocios. El grupo Luksic hace un tiempo está interesado en ingresar al negocio energético, y una de las últimas noticias que apareció al respecto es la que se adjunta, donde el grupo se asocia con Suez Energy para este efecto.
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Codelco es una de las mineras más grandes de Chile y para el proceso minero es necesaria una gigantesca cantidad de energía, además Codelco está buscando ser sustentable medioambientalmente en todos sus procesos, por lo que lograr tener biocombustible de algas es esencial. Puede ser usado tanto en las termoeléctricas que generan la electricidad para sus minas como en los vehículos y maquinarias utilizados en la minera. Suez Energy es una de las empresas más grandes del mundo en generación de energía. Además posee negocios medioambientales como los tratamientos de residuos y desalinización de agua. Está presenta en más de la mitad de los países del mundo. Esto hace que su asociación con la Universidad de Antofagasta no sea la única en temas de investigación, pero no así menos importante. La generación de energía es tema clave medioambientalmente, y el uso del carbón o el petróleo han sido una de las mayores causantes del calentamiento global. Por esto el uso de combustibles alternativos y ecológicos es primordial.
Origen del Proyecto Centro de Investigación Experimental de Biocombustibles de Algas en Mejillones
El Centro de Investigación Experimental de Biocombustibles de Algas estará ubicado en la comuna de mejillones. Edelnor, una de las empresas patrocinantes del proyecto es la dueña del terreno, el cual cede en comodato al consorcio que conforman la Universidad de Antofagasta, Edelnor y Ferrocarriles Antofagasta Bolivia. La importancia radica en que el principal nutriente para el cultivo de las algas será propinado por la termoeléctrica a carbón que posee Edelnor en Mejillones. Ferrocarriles aportará parte de la suma de dinero necesaria para la instalación del centro, y el gobierno, por medio de el concurso de consorcios, aportará el dinero restante. La universidad será la encargada de llevar a acabo la investigación en terreno.
Edelnor
U Antof
FCAB
Gobierno
Investigación
$
$
CO2
Terreno
Centro de Investigación Experimental Biocombustibles de Algas
126 | MEMORIA PROYECTO DE TITULO
BIOCOMBUSTIBLES DE ALGAS | 127
ANTECEDENTES |
07
128 | MEMORIA PROYECTO DE TITULO
BIOCOMBUSTIBLES DE ALGAS | 129
Mejillones
Mejillones es una comuna del norte de Chile, situada a 65 km de la ciudad de Antofagasta, en la provincia del mismo nombre, II Región. Fue nombrada así por los españoles, por el mejillón, molusco conocido en Chile como “choro” (pequeño bivalvo que abunda en sus costas y que constituía uno de los alimentos preferidos de sus habitantes aborígenes).
Mejillones
65k
m.
| 40
mi
nu
tos
Antofagasta
130 | MEMORIA PROYECTO DE TITULO
Regi贸n: II - Regi贸n de Antofagasta Provincia: Antofagasta Poblaci贸n: 10.042 hab. (2007) Superficie Comuna: 3.803,9 km2 Fundaci贸n: 1842 fundada como Mejillones Densidad: 2,2 hab./km2 Altitud: 2 msnm
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132 | MEMORIA PROYECTO DE TITULO
Breve reseña histórica de Mejillones Mejillones comenzó a través del poblamiento de comunidades indígenas (changos) del litoral a partir de 1825. Entre 1838 y 1839, unos empresarios franceses, los hermanos Latrille, contratan los servicios de un minero copiapino Juan López (minero conocido como el Chango López, considerado el primer habitante de Antofagasta), por la ubicación de yacimientos de guano, ya que los Latrille tenían pistas de su existencia en Mejillones del Sur. Así, Juan López logra el descubrimiento de los importantes yacimientos de guano fosilizado en las inmediaciones del cerro San Luciano, en 1841. Domingo Latrille obtiene la concesión para la explotación de esta sustancia, a manos del gobierno boliviano, la que duraría hasta 1842. Entre 1841 y 1842, los Latrille llevaron importantes embarques de guano hacia Europa. En el año 1845, siendo presidente de Bolivia el General Daza o Melgarejo, se construye en Mejillones del Sur un Fortín y se le da categoría de Puerto Menor. Con posterioridad, el interés del gobierno boliviano se lleva a cabo a través de la elaboración de un proyecto para delinear una gran ciudad en el enorme emplazamiento jurisdiccional que posee Mejillones. En 1866, Bolivia y Chile acuerdan financiar mutuamente la construcción de Oficinas de Administración y Resguardo de Aduana, con funcionarios de ambos países, como una forma de proteger intereses de trabajadores chilenos por aplicación del gobierno boliviano de una tasa onerosa sobre la exportación de minerales, fundamentalmente salitre y guano. Posteriormente, una de estas edificaciones se traslada a la ciudad de Antofagasta. Esto ocurría en el período de la Guerra del Pacífico. Actualmente, dicha construcción aún permanece vigente y habilitada como Museo Regional en dicha ciudad. Posteriormente, la cada vez más fuerte prosperidad de la industria salitrera que tenía exclusiva salida por un ferrocarril de Antofagasta puerto cuya bahía expuesta completamente al oleaje, obligó la refundación de Mejillones, que esta vez renació bajo la bandera chilena. El Acta de Fundación lleva fecha de 7 de febrero de 1906 y está firmada por el Presidente Germán Riesco. El día 8 de octubre de 1879 se entabla el Combate Naval de Angamos entre naves chilenas y peruanas, frente a la península de Angamos en Mejillones.
Después de la Guerra del Pacífico Mejillones deja de pertenecer a Bolivia para convertirse en una ciudad chilena. Tiempo posterior a la Guerra del Pacífico, se inicia un ordenamiento administrativo, que en el caso de Mejillones involucrará la confección de un plano que proyectara una ciudad de acuerdo a la categoría de puerto que ya tenía. Dicho trabajo se encargó al ingeniero naval Don Emilio de Vitds. Este plano proyecta una ciudad más realista en comparación a los planos anteriores, y se basó sobre 63 manzanas, que el Gobierno de Chile procedió a lotear y rematar de conformidad a lo que dispuso el Estado chileno. El remate se realizaría en la ciudad de Santiago, fechada en febrero de 1907 y durante el gobierno del Presidente Germán Riesco. Hay un Acta de Fundación que lleva fecha siete de febrero de mil novecientos seis y está firmada por el Presidente “Germán Riesco; a las postrimerías de su mandato.” En el segundo período del Alcalde Cuadra, en el año 1970, se aprobó por mayoría de votos el proyecto presentado por el alcalde Cuadra Araya, para construir un Teatro ubicado frente a la parte posterior de la plaza Almirante Latorre. Los trabajos se llevaron a cabo con aportes de un préstamo concedido por el ministerio de la vivienda y urbanismo, por la suma de $ 500.000 (importante en aquel entonces). Dicho financiamiento no satisfacía la terminación del proyecto, por lo que debieron paralizarse los trabajos en 1972, mientras se lograba una ampliación del préstamo el cual no logró concretarse por el golpe de estado de las Fuerzas Armadas del 11 de septiembre de 1973 El edificio del Ex Servicio de Aduanas fue construido entre los años 1906 y 1910. Actualmente funciona como Museo histórico y Natural de Mejillones, el cual es quizás el centro cultural más importante de la ciudad y contiene información histórica de Mejillones desde sus inicios con libros y fotografías además de cinco salas de exposición. El antiguo edifício de la Capitanía de Puerto de Mejillones (sub-delegación de la Gobernación Marítima de Antofagasta) es bastante atrayente para los turistas y por su gran valor histórico es uno de las construcciones más importantes de la Región de Antofagasta. Es una de las pocas ciudades de Chile en ser “ciudad digital”, ya que esta en funcionamiento la señal WiFi internet libre para toda la comunidad mejillonina. Los cursos de alfabetización digital fueron realizados exitosamente.
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Mejillones Puerto Energético e Industrial
Mejillones es la Capital de la energía en la zona norte del país. En los últimos dos años, concentra inversiones energéticas por más de US$4.000 millones. Algo similar ocurre en el ámbito portuario, el que a partir del fuerte desarrollo minero de la Región de Antofagasta convierte a esta bahía en la de mayor proyección y en un centro estratégico para la economía del país. Actualmente la bahía de Mejillones alberga las centrales termoeléctricas Atacama, dual a gas natural, de 396 MW de potencia máxima, propiedad de GasAtacama, y Mejillones, dos unidades a carbón de 166 MW y de 175 MW, y una a gas natural de 250 MW, propiedad de Edelnor. Esta última empresa junto a Electroandina –ambas de Suez Energy y Codelco– construyen actualmente dos nuevas centrales carboneras de 165 MW cada una, cuales son la Central Termoeléctrica Hornitos (CTH) y la Central Termoeléctrica Andina (CTA). Además se encuentran ingresados al SEIA los proyectos: Infraestructura Energética Mejillones, consistente en dos unidades carboneras para Edelnor con una capacidad instalada de 375 MW cada una y una inversión estimada en US$1.500 millones; y el muelle de descarga de combustibles en Mejillones, también para Edelnor, que tendrá una capacidad de 6.000.000 ton/año. También a Mejillones llegan desde Argentina los gasoductos Norandino y Atacama. Además, no hay que olvidar que Suez Energy y Codelco son los responsables de la construcción del Terminal de GNL Mejillones, que comenzaría a operar durante 2010. El potencial portuario de Mejillones es importante. La bahía cuenta con ocho sitios de atraque y hacia 2011 habrá 21 frentes capaces de transportar, entregando cifras conservadoras, más de 11 millones de toneladas de carga al año. Por ejemplo, 2008 fue un año de récord para Puerto de Mejillones, terminal que sobrepasó los 7 millones de toneladas transferidas de ácido sulfúrico desde que inició sus operaciones en 1996, y que creció sobre un 60% en la transferencia de carga respecto del año anterior, al movilizar 3,2 millones de toneladas de concentrados minerales, graneles sólidos y ácido sulfúrico. El principal impulsor de este resultado fue el explosivo incremento registrado en la transferencia de ácido sulfúrico, del cual se movilizaron 1,6 millones de toneladas, con una participación de mercado de 51% de este producto a nivel nacional.
134 | MEMORIA PROYECTO DE TITULO
Zona Urbana Consolidada
Zona Industrial Existente
BIOCOMBUSTIBLES DE ALGAS | 135
Ampliaci贸n Zona Industrial
Zona Urbana Consolidada
Zona Industrial Existente
136 | MEMORIA PROYECTO DE TITULO
Imagen Aérea de Mejillones
BIOCOMBUSTIBLES DE ALGAS | 137
Futuro de Mejillones
Mejillones como puerto Industrial y Energético va bien encaminado, se estima que la demanda de la industria cuprífera tiene perspectivas de elevar en un 33% el consumo eléctrico en la zona norte de Chile y los terminales ubicados en la bahía de Mejillones serán los principales puntos de transferencia para satisfacer la demanda de insumos energéticos del Norte Grande de Chile, que se cuadruplicará hacia el año 2015. Según estadísticas históricas de la región, el consumo eléctrico aumenta 1.2 veces más que la producción de cobre. Al año 2015, se espera que Chile produzca 6,7 millones de toneladas de cobre, lo que representa un 21% de incremento respecto de lo exportado en el 2007. Esto implica que el consumo eléctrico en la zona aumentará un 33% y el carbón para generar este tipo de energía se incrementará en 4 veces por sobre los niveles actuales, asumiendo un rol fundamental para reemplazar al gas natural argentino. Se espera que para el primer trimestre de 2011 entre en funcionamiento GNL Mejillones, que proveerá de gas a las mismas centrales. Si a lo anterior sumamos los importantes proyectos industriales en ejecución, como la ampliación de la planta de Enaex, el terminal de combustibles de Enap para descarga de graneles líquidos, adjudicado por Codelco; y la instalación de Molynor, se desprende que Mejillones será la bahía más importante del Norte Grande de Chile y el eje del desarrollo económico de la región. Puerto Angamos se encuentra construyendo un nuevo puerto, Terminal Graneles del Norte, con una inversión de US$ 80 millones, cuyo objetivo es descargar el carbón para la Central Eléctrica Angamos de Gener. Conscientes del escenario energético expansivo, este terminal fue diseñado con capacidad para transferir mayores volúmenes y otros productos que la región pueda requerir. Aproximadamente en seis años, el movimiento de carga en la bahía de Mejillones se incrementará en un 70%, convirtiéndola en una de las principales del país. Este año recalarán en la bahía unos 500 buques. Sin embargo, hacia el 2015 serán 750 naves las que arriben hasta Mejillones, las que además tendrán mayor envergadura que las actuales, llegando en el caso de la carga de containers incluso hasta los 300 metros de eslora. Gracias a las características de los sitios de atraque de Puerto Angamos, ellas podrán ser perfectamente atendidas.
138 | MEMORIA PROYECTO DE TITULO
Edelnor
Edelnor es la primera termoeléctrica que se instaló en la bahía de Mejillones. Esta se encuentra al poniente de la zona Urbana, y dentro de su terreno posee: Dos unidades a carbón de 166 MW y de 175 MW Una a gas natural de 250 MW Se construyen dos nuevas centrales carboneras de 165 MW c/u Se encuentran ingresados al SEIA dos unidades carboneras de 375 MW c/u
Unidades a carbón existentes
Unidades a carbón en construcción
Unidades a carbón existentes
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Limite Terreno Edelnor Unidades a carbรณn Unidades a gas
Unidades a carbรณn en construcciรณn
Unidades a carbรณn en trรกmite SEIA
140 | MEMORIA PROYECTO DE TITULO
Estudio de Zonificaci贸n Planta Edelnor
Franja donde se encuentran las oficinas
Franja donde se encuentran construidas y proyectadas las centrales
Franja donde se encuentran las canchas de carb贸n y ceniza
BIOCOMBUSTIBLES DE ALGAS | 141
Camino Costero Terreno Proyecto Oficinas Existentes
La planta de Edelnor se organiza en base a tres franjas, las cuales dan un orden a la distribución de las edificaciones en el terreno. Este orden se ha mantenido a través de las recientes ampliaciones de la planta. Se reconoce una primera franja de edificación, más cercana al camino costero por el cual se accede, en la cual se encuentran las oficinas de administración y servicios generales. Luego, detrás de estas edificaciones se ubican las plantas térmicas. Las actuales tres y las dos en constricción. Según el archivo que se encuentra en el SEIA, las dos plantas térmicas en trámite también se encuentran en esta franja respetando el orden existente. Por último existe una franja donde se encuentran los usos más contaminantes. Las canchas de acopio de carbón y las de ceniza. El terreno en el que se instalará el centro de investigación se encuentra dentro del complejo energético de Edelnor. Según el análisis anterior el terreno es parte de la primera franja, ya que esto permite que la planta siga funcionando, sin que el centro de investigación entorpezca su actividad, En la actualidad esta zona se encuentra desocupada y no hay intención de ocuparla en el futuro cercano.
El terreno escogido se encuentra delimitado con el cierre del complejo y camino costero por el norte y por un camino interior del complejo por el este, oeste y el sur. Las dimensiones de este paño son de 300 metros de largo de oriente a poniente y de ancho 63 metros en su parte más angosta y85 metros en su parte más ancha. Esto nos da una superficies aproximada de 31.000 metros cuadrados, un poco más de 3 hectáreas.
142 | MEMORIA PROYECTO DE TITULO
Terreno
RADIACION GLOBAL HORIZONTAL 450
4250
0 45
0 425 750 3
00
175
0
35
400
0
00 300
3250
750 1000 0 100
47 50
50
50 37
0
37
0
400
0
375
3500
50 37
3000
4750
50
50
4 kWhr/m2 dia
37
50
4000
42
3250
50
40
00
42
2750 2500
0
50
4000
42
00 30
0 450
42
50
50
450
0
7530
0 30 0
0
50 2750
0
27
4750
4000
25 00
42
0
12
50
300
00
50
40
00 35
42 37550 0
50 42
400 0
37 3 3500 4000 50 50 0
5000
00 45
42
50
375 0
0 450
00 35
0 400
3500 2250
3250 3000
50
00
37
610
50
37 650
00
35
7130 690
475000 45 4250
45
00
570
450
40
2750
0
50
530 4250
7170
0
42
490 3750
7210
00
00 0 40425
475
7250
40
0
50
0
00
1750
10
150
450
4250 450
37
0
2000
125
250
410
00
4000
50
47
4000
7290
40
00
50
47
7170
42
32
50
50 300
22
0
50
50
22
32
3000
500 1000
37
40
50
47
3750
50
4000
32
2750
50 17
22
7210
4000
2000
1500 0 75
2500
4250
7330
3500
50
15
00
0
00
2
7 kWhr/m dia
7370
50
4000
0 100
0
450
45
2
6.5 kWhr/m dia
425
7410
0 500
00
25
1000 50
17
7450
4250
0 30 0
50
225 0
47
00
00 10
15
3500
25 0
00
50 47
3750
2750
1250
750
7490
45
4750
50
32
50 17
750
0
2500
2
50
4750
500
0
325
2
5.5 kWhr/m dia
6 kWhr/m dia 47
450 0
200
0
275
50 7570
4500
50 27 2500
00
15 00 1250
50
0
47
42
450
250
4000 4750
50
250 125 0
00
45
3500
0
375
00
450
1750
4500
75
0 75
0
50
47
40
2
5 kWhr/m dia
7610
00
15
00
2000
00
7650 3750
375
3750
3500
42
3250
00
4.5 kWhr/m2 dia
40
2250
4500
3750 4000
45
0
25
7690
50
0 400 50
0
37
42
1250
75
00
50
0
50
150
12
500
7730
40
37
2000
1500
00
50
Sistema de información energética de Guanajuato con información de CFE 2003.
50
400
50
22 17
500
10
7370
370
RADIACION GLOBAL HORIZ.
375
4250
1500
330
2006
7770 50 42000 4
2500
7130
7810
50
37
10
7490
7250
1
37
3750
50
42
2750 2500
2000
0
7530
7290
PERIODO ENTERO
7850 4000
4500
7570
7330
A NIVEL DE SUELO
7890
0
0 4500 45 4250
100
7650
7410
PROMEDIO DIARIO
7970
7930
00
7610
50
750
250
7730
NORTE GRANDE
8010 37
4500
50
12
7450
Pero los cielos transparentes no son todo. La radiación solar que presenta el Norte Grande es una de las más altas del planeta, que junto a la reducida cantidad de nubes que merodean la zona, hacen del Desierto de Atacama uno de los sectores más prósperos para la generación de energía solar. Para las algas esto es vital, ya que para captar el CO2 y realizar la fotosintesis es necesario que las algas reciban luz.
8050
4500
7810
7770
4000690
650
0
0 450 4250 4000
0 00 15
7890
610 400
00
0
500
570
45
4250
7930
530
4750
50 12
25
7970
7690
El Desierto de Atacama presenta excelentes cualidades para diversos tipos de experimentos, siendo la astronomía por ejemplo, una de las áreas más explotadas por la escasa nubosidad que presenta la región. Esto queda demostrado por la gran cantidad de observatorios, laboratorios y proyectos asociados que existen, que día a día aumentan posicionando a Chile como un país líder en lo referente a la observación del espacio. El proyecto ALMA avala este desarrollo, el cual pretende ser el mayor radio observatorio del mundo con proyecciones nunca antes vistas.
490
3750
450
50
7850
Una termoeléctrica a carbón genera 1,45kg. de CO2 por cada KWh generado, en el caso de Edelnor, sumando las centrales instaladas más las dos en construcción, la capacidad de generación es de 671KWh, lo que significa que emiten 972kg. de CO2 en una hora. Esto es sumamente malo para el medioambiente, pero para las algas es un excelente nutriente.
410
22
8010
Una termoeléctrica promedio consume aproximadamente 17.000 litros de agua al día1 para el proceso de generación eléctrica. Esta agua es evaporada para mover una turbina, luego el agua es condensada y liberada al mar. En el proceso de eliminación del agua es necesario que una mínima parte esa agua se destine para los cultivos de las algas.
3250
370
4500
0
47 50
200
150 8050 330 0
0 275 00 25
El terreno escogido cumple con las tres necesidades básicas para el cultivo de las algas: agua, CO2 y sol.
7.5 kWhr/m2 dia
2
8 kWhr/m dia
BIOCOMBUSTIBLES DE ALGAS | 143
Condiciones de Habitabilidad
Gráfico de las necesidades bioclimáticas para Mejillones. Temperaturas horarias para cada mes, considerando el día típico del mes-año
HORAS
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24
ENE
FEB
MAR
ABR
MAY
JUN
JUL
AGO
SEP
OCT
NOV
DIC
15,54 15,13 14,74 14,38 14,04 13,72 13,88 14,52 15,31 16,2 17,18 18,25 19,41 20,66 23,09 22,03 21,08 20,22 19,45 18,74 18,1 17,5 16,96 16,45 15,54
18,64 18,38 18,13 17,89 17,66 17,44 17,23 18,26 18,8 19,38 20 20,66 21,36 22,09 23,05 22,48 21,95 21,47 21,03 20,61 20,23 19,87 19,54 19,22 18,64
17,65 17,35 17,07 16,81 16,56 16,32 16,09 16,94 17,49 18,14 18,91 19,78 20,76 21,85 22,65 21,98 21,38 20,83 20,33 19,86 19,42 19,02 18,65 18,29 17,65
15,79 15,51 15,24 14,99 14,75 14,52 14,3 14,92 15,33 15,9 16,63 17,51 18,55 19,74 20,65 20 19,41 18,88 18,38 17,93 17,51 17,12 16,76 16,41 15,79
14,24 13,98 13,74 13,51 13,29 13,09 12,89 12,7 13,53 14,19 14,96 15,84 16,84 17,95 18,59 18,01 17,48 17 16,56 16,15 15,78 15,43 15,1 14,79 14,24
12,52 12,24 11,97 11,72 11,48 11,26 11,05 10,85 11,73 12,52 13,39 14,34 15,38 16,49 17,53 16,84 16,22 15,66 15,15 14,68 14,25 13,85 13,48 13,14 12,52
12 11,74 11,49 11,25 11,03 10,82 10,62 10,43 11,29 12,02 12,83 13,73 14,71 15,76 16,71 16,06 15,48 14,96 14,48 14,04 13,63 13,26 12,91 12,59 12
12,28 12,02 11,78 11,56 11,34 11,14 10,94 11,11 11,38 11,85 12,52 13,39 14,46 15,72 16,75 16,14 15,6 15,1 14,64 14,22 13,84 13,48 13,15 12,84 12,28
12,83 12,58 12,35 12,13 11,92 11,72 11,53 12,28 12,68 13,2 13,83 14,57 15,43 16,4 17,12 16,54 16,02 15,54 15,11 14,71 14,34 13,99 13,67 13,37 12,83
14,08 13,84 13,62 13,4 13,2 13,01 12,82 13,99 14,55 15,14 15,74 16,37 17,02 17,69 18,12 17,59 17,1 16,65 16,25 15,87 15,52 15,19 14,89 14,6 14,08
15,53 15,28 15,04 14,,81 14,59 14,39 15,01 15,87 16,66 17,38 18,01 18,58 19,06 19,47 19,82 19,25 18,74 18,27 17,83 17,43 17,06 16,71 16,39 16,09 15,53
17,17 16,89 16,63 16,37 16,13 15,91 16,6 17,52 18,36 19,13 19,81 20,42 20,96 21,41 21,92 21,29 20,72 20,2 19,72 19,27 18,86 18,48 18,12 17,79 17,17
23 17
19 16
18 15
14
13
10
Fuente: SARMIENTO, PEDRO [1999]
Zona de confort PERÍODO CÁLIDO, se requiere protección solar Zona en la que con brisa se puede establecer como zona de confort Confort con inercia en invierno PERÍODO FRÍO, se requiere radiación solar
A lo largo de la costa de casi toda la II Región se localiza el clima desértico costero nuboso. Sus efectos se manifiestan hasta 20 kilómetros al interior donde la sequedad atmosférica es mayor, debido a que por causas del relieve la influencia marítima es retenida en los cerros de la Cordillera de la Costa. Las características principales de este subtipo climático se traducen en un efecto modelador de las temperaturas producido por la corriente fría de Humboldt, la presencia de abundante humedad, neblinas matinales y la ausencia de precipitaciones
T máx [ºC] 2 T med [ºC] 2 T min [ºC] 1 HR máx [%] HR med [%] HR min [%] R hor [cal/cm2 h] R ver [cal/cm2 h]
ENE FEB MAR ABR MAY JUN JUL AGO SEP OCT NOV DIC 5,1 25,2 24,4 23,2 21 18,6 18,8 18,6 20 21 21,8 23,7 0,9 20,3 19,2 17,6 15 13,6 13,9 14,1 15,1 16,3 17,8 19,7 6,5 16 14,4 12,2 9,8 8,8 9,2 9 10 12,2 13 14,8 81 84 89 88 90 90 88 82 86 87 89 89 72 73 76 73 71 77 71 69 68 73 71 69 53 60 60 61 61 61 62 52 42 63 57 56 561
549
469
410
333
264
326
375
416
520
569
600
60
130
220
320
360
300
350
300
200
120
50
60
Analizando el gráfico superior vemos que las temperaturas tienen un comportamiento homogéneo, las diferencias de temperaturas anuales son suaves, no más de 7ºC entre las máximas de verano e invierno, o de 8ºC entre las mínimas de verano e invierno. La humedad relativa, por la presencia del mar es un factor importante en el perfil climático de Mejillones, ésta tiende a ser bastante alta, del orden del 70% como media anual. Sin embargo, la sensación de la humedad no es molesta dada la presencia del viento. La radiación solar, mantiene valores altos en superficies horizontales, por lo que es recomendable el aislamiento de las cubiertas y la generación de sombra.
144 | MEMORIA PROYECTO DE TITULO
Gráficos de Olgyay
Confort térmico ambiente exterior para mejillones, variación diaria/anual en clima desértico costero cálido-seco
Gráfico de Givoni
Comportamiento climático mes a mes con relación a las zonas de confort y de correlación con la arquitectura para Mejillones, clima desértico costero cálido-seco
CI CONFORT INVIERNO CV CONFORT VERANO V CONFORT CON VENTILACIÓN IV CONFORT CON INERCIA VERANO II CONFORT CON INERCIA INVIERNO E CONFORT CON REFRIGERACIÓN EVAPORATIVA ENE FEB MAR ABR MAY JUN AGO
DIC NOV OCT SEP JUL
V
CV
T. SECO 8:00 14:00 20:00 HR % 8:00 14:00 20:00
ENE FEB MAR ABR MAY JUN 20.9 22.7 20.8
20.2 22.7 20.2
18.8 21.7 19.5
17.3 20.3 17.9
14.5 17.3 15.4
76 69 77
76 69 77
79 70 78
79 71 79
78 72 80
JUL AGO SEP OCT NOV
13.2 13.3 15.9 16.1 14.2 14.4 77 72 79
78 73 80
IV
DIC
13.6 16.3 14.5
15.2 17.1 15.2
16.7 18.2 15.8
17.9 19.6 17.6
20.2 21.8 19.0
78 73 79
76 72 79
74 71 79
72 70 78
73 71 77
II
CI E
BIOCOMBUSTIBLES DE ALGAS | 145
1. El gráfico revela el comportamiento benigno del clima desértico costero de Antofagasta, en relación con la permanencia en zona de confort
durante amplios periodos del año. 2. En los meses de verano (Enero, Febrero y Diciembre), es importante la participación de la ventilación de confort.
natural para lograr situarse en zona
3. Los meses de Marzo-Abril y Octubre-Noviembre son períodos transición, son temporadas de clima templado, donde es fácil alcanzar la zona de confort, con algo de inercia solar.
térmica y radiación
4. En los meses de invierno ( Junio, Julio y Agosto), son períodos fríos pero, sin llegar a ser extremos, en los cuales se requiere de inercia térmica y/o
aislamiento para lograr el confort.
Hotel Alto Atacama
Hotel Alto Atacama
146 | MEMORIA PROYECTO DE TITULO
Máx. medio mensual Confort diurno superior Confort diurno inferior
Tabla de Mahoney
Elaborada para Mejillones, clima desértico costero calido-seco
Longitud 70º 24' O Meses
E
Latitud 23º 05' S
Altitud 5
F
M
A
M
J
J
A
S
O
N
D
Tº Media máxima 24,1
23,1
22,8
21,1
18,8
16,7
17,4
17,5
18
19,2
20,5
22,8
Tº Media mínima 17,8 Diferencia media mensual 6,3
17,1
15,9
14,3
11,8
10,5
10,6
10,8
11,9
13,6
15
16,7
6
6,9
6,8
7
6,2
6,8
6,7
6,1
5,6
5,5
6,1
Tº alta máxima
24,1
Temperatura media anual
TMA
17,3
Tº baja mínima
10,5
Diferencia media anual
DMA
13,6
Meses E HR Máx med mensual 81 HR Mín med mensual 53
F
M
A
M
J
J
A
S
O
84
89
88
90
90
88
82
86
87
60
60
61
61
61
62
52
42
63
Valor medio 67
72
74,5
74,5
75,5
75,5
75
67
64
3
4
4
4
4
4
4
3
3
Grupo de humedad Grupo de humedad
(1) menos de 30%
(2) 30-50%
(3) 50-70%
N
D
89
M
J
J
A
S
O
N
D
24,1
23,1
22,8
21,1
18,8
16,7
17,4
17,5
18
19,2
20,5
22,8
28
25
25
25
25
25
25
28
28
25
25
25
21
20
20
20
20
20
20
23
23
20
20
20
17,8
17,1
15,9
14,3
11,8
10,5
10,6
10,8
11,9
13,6
15
16,7
21
20
20
20
20
20
20
21
21
20
20
20
14
14
14
14
14
14
14
14
14
14
14
14
C
C
C
C
C-F
F
F
F
C-F
C
C
C
C
C
C
C
C-F
F
F
F
C-F
C
C
C
Caliente (hot)
H
si la media está por encima del límite
TMA
DMA
Confort
C
si la media está entre los límites
17,3
13,6
Frío (cold)
F
si la media está por debajo del límite Si la media está ligeramente bajo los límites
Templado (*)
C-F
57
56
Húmedo H1
0
75
73
72,5
Húmedo H2
6
4
4
4
Húmedo H3
0
Seco A1
3
Seco A2
0
Seco A3
5
F
M
A
M
J
J
A
S
O
N
D
Agua de lluvia
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
Viento dominante
SW
SW
N
SW
SW
N
SE
SW
SW
SW
SW
SW
Viento secundario
N
N
SW
SE
N
W
N
NE
NE
NE
SE
NE
Grupo de humedad
A
TOTALES
(4) sobre 70%
TMA 15-20ºC
M
Indicadores
E
TMA sobre 20ºC
Solicitación térmica diurna Solicitación térmica nocturna
F
89
Lluvia y viento
Límites de confort
Mín. medio mensual Confort nocturno superior Confort nocturno inferior
E
TMA bajo 15ºC
día
noche
día
noche
día
noche
1
26-34
17-25
23-32
14-23
21-30
012-21
2
25-31
17-24
22-30
14-22
20-27
012-20
3
23-29
17-23
21-28
14-21
19-26
012-19
4
22-27
17-21
20-25
14-20
18-24
012-18
Aplicación significativa
E
F
M
A
X
X
X
J
J
X X
X
X
A
S
X
X
X
X
Solicitud térmica Agua de Grupo de Indicador diurna - nocturna lluvia humedad
Movimiento de aire esencial
H1
Movimiento aire deseable
H2
Resguardo a la lluvia necesario
H3
Capacidad Termica necesaria
A1
Dormitorios exteriores deseable
A2
H
4
H
2-3
C
4
A3
más de 200mm
1-2-3
H Protección contra el frío
M
F
H
1-2
F
1-2
O
N
D
X
X
X
Diferencia media mensual menos de 10º
más de 10º
más de 10º
BIOCOMBUSTIBLES DE ALGAS | 147
Conclusiones del Análisis de Habitabilidad
1.
Movimiento de aire: Se recomienda que existe permanente circulación de aire en las habitaciones, sobre todo en verano.
2.
Tamaño de las aberturas: Debido a la gran cantidad de radiación solar las aberturas de los muros deben encontrarse en un rango de 25% y 40% el cual se considera tamaño mediano.
3.
Posición de las aberturas: En las paredes Norte y Sur las aberturas deben ubicarse a la altura de un hombre y ojalá orientadas a la dirección de donde venga el viento.
4.
Protección de las aberturas: Se debe evitar la radiación directa en el verano.
5.
Muros: Deben poseer una alta inercia térmica para que retarden la perdida de calor.
6. Techos: Deben ser ligeros, pero bien aislados.
Al utilizar estos elementos en el diseño permitirá conformar interiores frescos que permitan soportar adecuadamente las condiciones de calor del norte. En el gráfico de necesidades bioclimáticas para Antofagasta, también se observa la necesidad de protección solar para lograr el confort en el período más cálido, la importancia de la brisa para establecer zonas de confort y en menor proporción la incorporación de la inercia térmica de los materiales en el período frío. El aprovechamiento de las condiciones climáticas y de los recursos naturales existentes, en especial la energía solar, para mejorar las condiciones ambientales y minimizar el consumo energético de un edificio debiera ser una prioridad y señal de identidad de la arquitectura del centro de investigación.
148 | MEMORIA PROYECTO DE TITULO
BIOCOMBUSTIBLES DE ALGAS | 149
PROYECTO |
08
150 | MEMORIA PROYECTO DE TITULO
BIOCOMBUSTIBLES DE ALGAS | 151
Consideraciones Generales
El proyecto nace de la necesidad concreta de la Universidad de Antofagasta que necesita construir un centro de investigación de biocombustibles. Lo que hay que tener en consideración para el proceso de diseño, y que son las bases conceptuales y funcionales en las cuales se desarrolla el proyecto son las siguientes:
1
. Los cultivos son lo más importante dentro del centro. Por ende el edificio debe ser capaz de relacionarse en armonía con los cultivos de algas y debe permitir una relación directa entre los usuarios y estas.
2 . Justamente el usuario es parte esencial. Los investigadores de este centro son científicos de terreno, de ahí el nombre del centro de investigación
experimental. Estas personas si bien algunas investigan en laboratorios, parte importante de su trabajo lo desarrollan en los exteriores, en los cultivos, ya que los experimentos desarrollados se hacen a escala real en el terreno y deben estar continuamente analizando, tomando muestras, probando nuevas cepas, nuevas formas de cultivos, etc.
3de .confort El clima de Mejillones es benigno y concede a las personas un ambiente en la mayor parte del año y como los investigadores desarrollan su investigación en los exteriores, estos espacios cobran importancia y pueden ser objeto de uso constantemente, siempre y cuando estén protegidos de la radiación solar. Los espacios exteriores y los espacios intermedios, propios del norte de chile deben generan una conexión espacial entre el terreno y el edificio, entre los laboratorios y los cultivos, a la vez que deben ser a los investigadores un refugio de la radiación solar.
4
. El centro de investigación responde a uno de los valores actuales de nuestra época, la transitoriedad. Esto puede estar dado por dos razones: su uso y su ubicación. La universidad espera que este centro de investigación logre de aquí a 5 años encontrar una forma de producir comercialmente biocombustibles liquidos de algas (diesel, gasolina y metanol), esto implica que cuando la investigación haya logrado encontrar su primera meta propuesta, el centro pueda evolucionar, como por ejemplo realizando estudios para obtener otros biocombustibles o subproductos de as algas y así seguir su funcionamiento, por ende el edificio del centro de investigación debe permitir que estos cambios se realicen de una manera lógica y ordenada. Respecto al emplazamiento, hay que recordar que el terreno pertenece a una de las empresas patrocinadoras, por lo que en un eventual cambio de escenario estratégico del consorcio de investigación, este centro debe ser capaz de transformarse e incluso trasladarse a otra parte si ese fuera el caso, por lo que el centro debe ser pensado como un edificio modulable, escalable y transportable.
152 | MEMORIA PROYECTO DE TITULO
Usuarios
24 investigadores 8 microbiología 8 cultivos 8 productos
14 servicios generales 6 administración
3 casino 5 servicios
Programa Investigación Cultivos Laboratorios de Microbiología Laboratorios de Biomasa Laboratorios de Biodiesel Laboratorios de Metanol Laboratorios de Hidrógeno Taller de fabricación Sala de Control de Cultivos Oficinas Oficinas de Docentes Administración Sala Multiuso Sala Conferencia Sala Reuniones Servicios Generales Control Acceso Casino Baños Camarines
m2 8.800 90 45 45 45 45 240 25
120 60 60 60 25
10 60 30 90
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535 m2 Investigacion
325 m2 Oficinas
8.800 m2 Cultivos
190 m2 Servicios
1.050 m2 Edificio
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Orden en el terreno
El edificio se ordena con su eje mayor de este a oeste, desde el cual surgen tres volúmenes que corresponden a los laboratorios y espacios de investigación. El volumen de administración y servicios generales se ubica en el costado sur del terreno, liberando el norte para la ubicación de los cultivos. El acceso al centro de investigación se hace por el sur, utilizando uno de los caminos interiores del complejo Edelnor evitando crear un nuevo acceso al complejo.
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Funcionamiento
El funcionamiento del centro de investigación está dado por las necesidades actuales respecto a los biocombustibles de algas, y en el mundo como así también en Chile se han definido tres áreas o tres etapas en que se debe investigar y desarrollar la tecnología de los biocombustibles de algas para que esta se haga realidad. Estas tres lineas de investigación son las siguientes: 1. Microbiología. Estudio y determinación de las cepas que tengan la mejor productividad en relación con las condiciones naturales de nuestro país.
2. Cultivos. Desarrollar los cultivos para la producción de grandes volúmenes de micro y/o macro algas, su cosecha, acopio y transporte. 3. Productos. Desarrollar la producción de biocombustibles
Microbiología
Cultivos
Productos
Idea Espacial
Generar un espacio de investigación donde los científicos estén en permanente contacto con lo que están investigando. El edificio debe permitir que los científicos durante el día sientan que están dentro de los cultivos y logren una relación permanente con las algas.
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Se ha estudiado que las algas cultivadas en piscinas raceway crecen más rápido si el eje mayor de la piscina esta orientado en sentido Norte-Sur. La productividad de esta orientación es de alrededor un 15% mayor rente a piscinas idénticas orientadas con el eje mayor de Este a Oeste. Por esto, en el centro los cultivos de piscinas están orientados de norte a sur. Esto ordena formalmente el edificio, ya que el terreno tiene una desviación de 65° hacia el oriente.
Norte
65
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El terreno posee dos franjas de restricción en las cuales no es posible construir. La primera es la que se encuentra más al poniente, de color rojo en el plano y la cual corresponde a una franja de inundación de una quebrada que atraviesa de norte a sur todo el complejo de Edelnor. En el terreno del centro de investigación la franja posee 63 metros de ancho. La segunda franja
de restricción se debe a que allí se ubican subterraneamente las tuberías de eliminación del agua utilizada en la termoeléctrica para la generación de electricidad. Estas tuberías atraviesan el terreno del centro de investigación y luego desembocan en el mar, el ancho de esta franja es de 6 metros y en el plano está marcada de color celeste.
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Administración y Servicios Generales
Todos los programas que sirven de ayuda a la investigación se reúnen en un espacio común. La administración que coordina el centro de investigación se encuentra cerca de las oficinas de los investigadores, en estas cada investigador posee un computador donde realizar sus trabajos. Existen tres espacios comunes que pueden ser ocupados por todos los investigadores o administradores: las salas multiuso, la de reuniones y la de conferencia. Además como ser vicio aquí se encuentra el casino y el acceso al complejo.
Microbiología
Aquí se desarrolla toda la investigación acerca de la biología de las algas, se modifican genéticamente, se estudian nuevas cepas, se cultivan a pequeña escala, etc. Parte de la investigación se realiza en laboratorio para luego ser probados los cultivos en terreno, por lo que existe una relación directa con las piscinas y fotobioreactores. Es necesario un camarín para que los científicos utilicen ropa apropiada en el laboratorio o puedan salir a terreno. Desde aquí se controlan por computador los cultivos.
Productos
Taller
En este centro se estudiarán cuatro biocombustibles de las algas, cada uno posee un laboratorio independiente con instalaciones que permiten a los científicos realizar distintos procesos de refinación de los aceites, probar nuevas formas de procesamiento de la biomasa. Esta parte del centro trabaja no precisamente con los cultivos, sino que con la biomasa extraída, por lo que es necesario que se ubique cerca de los estanques de almacenamiento.
En el taller se estudiarán y fabricaran los fotobioreactores y piscinas usadas en el centro. Además de los cultivos típicos, aquí se probarán y fabricarán nuevas formas y prototipos de cultivos, por lo que el taller debe tener una superficie donde instalarlos. Cualquier desperfecto con los cultivos serán reparados en este lugar entonces este edificio debe tener acceso expedito de camiones o camionetas. Aquí trabajarán científicos y personal técnico, así que es necesario un camarín y servicios higiénicos.
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La disposición de los volúmenes orientados con su eje al norte están ordenados según el tipo de investigación que realizan y su relación con los cultivos, y se basan en las tres lineas de investigación explicadas en el funcionamiento.
Administracion y
Servicios Generales
Tal ler
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Los investigadores de los laboratorios de microbiología utilizan los cultivos que se encuentran al oriente y poniente de este edificio, los científicos que trabajan en el edificio de productos, utilizan los estanques de cosecha que se encuentran al poniente del edificio. El espacio que se crea entre los volúmenes de producto y el taller es utilizado como lugar de experimento de los científicos que trabajan en los talleres de fabricación.
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Tipos de Cultivo
El orden y ubicación de los diferentes tipos de cultivo está relacionado con el programa que ocurre en el edificio, además de las condicionantes del terreno. En el proyecto se reconocen tres tipos de cultivos distintos: piscinas, fotobioreactores y prototipos. Debido a la ubicación de la franja de restricción de las tuberías subterráneas el edificio se ubica al oriente del terreno, liberando el poniente para las piscinas, debido a la mayor extensión de terreno que utilizan. Uno de los beneficios de utilizar fotobioreactores para el cultivo es que permite aumentar el volumen de producción sin utilizar una mayor superficie por lo que en este centro de investigación se ubican entre los volúmenes de microbiología y productos, generando una producción suficiente para los requerimientos del centro. Debido a que los científicos encargados de inventar nuevas formas de cultivos se encuentran en el edificio taller, el sector ubicado entre los volúmenes cultivo y taller es utilizado como superficie de prueba de nuevas formas y prototipos de cultivos.
Piscinas
Idea espacial
Coincidiendo con la idea de que los investigadores perciban que se encuentran dentro de los cultivos, se utilizan fotobioreactores en los patios interiores que crean los volúmenes ya que a diferencia de las piscinas que se encuentran enterradas y generan una gran apertura del espacio, los fotobioreactores son de 2 o 3 metros de altura aproximadamente, por lo que desde los laboratorios los cultivos se perciben como un bosque de algas.
Fotobioreactores
Prototipos
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Relación con los cultivos - Circulaciones
Para el ideal funcionamiento del centro, los investigadores deben ser capaces de trasladarse por todos los cultivos de forma expedita y ordenada, para esto se diseñan circulaciones en sentido norte-sur y este-oeste, lo que permite que los científicos puedan ir desde el sector de cultivos prototipos hasta las piscinas de forma directa. Para este requerimiento el edificio se plantea de modo que sea posible de atravesar perpendicularmente por medio de circulaciones peatonales para comunicar dos áreas de cultivo. En las intersecciones de las circulaciones norte-sur con las este-oeste se encuentran los programas de servicios como baños por ejemplo y en ciertos puntos de los volúmenes se crean espacios de estar protegidos de la radiación solar.
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Circulaciones y espacios intermedios
Dado el clima existente en Mejillones, todas las circulaciones del centro de investigaci贸n son exteriores protegidas de la radiaci贸n solar mediante celos铆as. Los espacios interiores se conectan por medio de circulaciones que se encuentran en constante relaci贸n con los cultivos.
Circulaciones Exteriores Cultivos
Circulaciones Exteriores Espacios Interiores
Cultivos
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Método Constructivo - Prefabricación
Debido a las consideraciones generales, el proyecto debe ser modulable y transformable. Además se propone que el proyecto sea en gran medida reciclable. Para esto el proyecto es prefabricado y se estructura de la siguiente manera:
Estructura de Celosías
Pilares de Acero Galvanizado
Paneles prefabricados
Malla electrosoldada para circulaciones
Vigas o pilares prefabricados de hormigón
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Certificación LEED
Correspondiendo con los objetivos de la propuesta, el proyecto pretende también ser un ejemplo de edificación a través de la aplicación de estrategias durante las etapas de diseño, construcción y operación del proyecto, que mejoren sustancialmente el desempeño energético del edificio y reduzcan los impactos negativos para los usuarios y el medioambiente. Para esto, se ha tomado como referente el Sistema de Certificación para edificios sustentables LEED (Liderazgo en Diseño Medioambiental) que está basada en una evaluación consensuada y voluntaria, elaborada por el USGBC (Consejo de Edificios Verdes de los Estados Unidos). La evaluación LEED consiste en un sistema de puntaje obtenido por un proyecto en las categorías de: - Sitios Sustentables - Eficiencia en el Uso del Agua - Energía y Atmósfera - Calidad del Ambiente Interior - Materiales y Recursos - Innovación en el diseño Aplicando la tabla de USGBC LEED, el proyecto obtiene 48 puntos de un total de 69 permitiendo que el proyecto sea certificado con el nivel Oro. La mejor calificación de un proyecto LEED es Platino para aquellos edificios que obtengan sobre 52 puntos. El Centro de Investigación de Biocombustibes de Algas contiene altos puntajes en el tema de materiales, ya que gran parte de ellos son reciclables, pero el proyecto pierde puntos en el tema ubicación, ya que, por ejemplo, no está cerca de locomoción colectiva.
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BIBLIOGRAFÍA |
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