Cristina Schiappacasse - Chiles_chiappacasse Quito 2012 by redbecarios senescyt

PRIMER FORO IBEROAMERICANO DE CIENCIAS PARA LAS ENERGÍAS 11 a 13 Junio, Quito , Ecuador

Estudio de prefactibilidad técnico-económica de una Biorefineria en Chile que aproveche integralmente la espécie jatropha curcas M. Cristina Schiappacasse Rolando Chamy Lothar Driller Manuel Paneque Ignacio Moraga Piero Sanguineti © Fraunhofer

JATROPHA CURCAS §  Planta oleaginosa de porte arbustivo, originaria de Mexico y Centroamérica que se introdujo hace poco tiempo en Chile

§  Puede adaptarse a terrenos semiáridos

§  §  §  §

Clima tropical y subtropical Temperatura media: 20 a 18°c Soporta heladas leves de corta duración Precipitaciones 300 a 1800 mm/año

§  Rendimiento medio anual: de fruto 0,5 a 12 ton/ha

§  Contenido aceite semilla: 35 a 40% §  Contenido proteína torta: 55 - 58%

Global Market Study on Jatropha, GEXSI ÂŠ Fraunhofer

Jatropha curcas

Bio-combustible Cultivo Energético q  Alta calidad aceite q  Poca agua Biorefinería

Antecedentes

Potencial q Alto rendimiento q Almacenable potencial q  I ntercultivo q Especies nativas q  Cosecha manual Jatropha q Suelos Marginales q Productividad q Toxicidad Situación incierta q  Mejoramiento extracción aceite en Chile North of Chile Desventajas q  MDL Marginal soils Ventajas q  Compuestos Bioactivos Frosts © Fraunhofer

Parcelas experimentales •  Universidad de Chile •  Universidad Tarapacá •  Instituto de Investigación Agropecuaria INIAIntihuasi

No hay plantaciones comerciales

Jatropha curcas 2009-2011- IV Región, Chile Proceso de adaptación de ecotipos resistentes a heladas

Heladas de -3,5 °C

Productividades?

Primavera

Verano

Otoño

15% de plantas con brote

60% de plantas con brote

Primavera

Verano

(INIA-INTIHUASI, 2011) © Fraunhofer

Invierno

Otoño

PRODUCTOS BIOACTIVOS LATEX §  Curcaína

Proteína con actividad cicatrizante

§  Actividad coagulante (Osoniyi yOnajobi, 2003) §  Actividad anticoagulante (Osoniyi yOnajobi, 2003) §  Curcaclina A

Péptido cíclico Inmunomodulador: inhibición moderada del sistema del complemento humano y de las células T (van den Berg et al. 1994)

RAICES §  Actividad anti-inflamatoria de aplicación tópica © Fraunhofer

PRODUCTOS BIOACTIVOS SEMILLAS §  Esteres de forbol

Proteína –Antividad antitumoral

§  Curcina

Clonada en E. coli

§  Gamma_Tocoesferol

Antioxidantes Potentes

§  Gamma-Tocotrienol

Estudios en tratamiento de cáncer de próstata (Corzo-Valladares et al., 2012)

Bioproductos derivados J. curcas Aceites q  0,27 mg/L Especie no tóxica Esteres de Forbol

q  2,49 mg/L Especie tóxica

q  Fármaco antiparasitario q  Precursor de prostatina (fármacos contra VIH) q  Actividad co-carcinogénico © Fraunhofer

(Goel et al. 2007)

Fracciones

Esteres de Forbol mg/g m.s. Núcleo 2,00-6,00 Hojas 1,83-2,75 Tallo 0,78-0,99 Flores 1,39-1,83 Yemas 1,18-2,10 Raíces 0,55 Corteza (piel externa café) 0,39 Corteza (piel interna verde) 3,09 Látex N.D. Madera 0,09

PRODUCTOS BIOACTIVOS HOJAS

§  Acido gálico §

Industria farmaceutica: Sintesis de trimetroprim, agente bacteriano prescrito en conjunto con sulfonamidas

§  Industria del cuero : uso como propil galato §  Fabricación pirogarol: Teñido pieles, cuero y cabello, y revelador fotográfico

§  Concentraciones bajas frente a otras fuentes © Fraunhofer

Concentrado Proteico Torta agotada detoxificada

760 g/kg (Kumar et al. 2010)

Alimentación humana Alimentación animal (avícola, porcina y acuícola)

Salmónidos © Fraunhofer

Comparación Perfil Aminoacídico Concentrado proteico J. Curcas

Harina pescado

Aminoácido Arginina Isoleucina Leucina Lisina Meteonina Treonina Triptofano Valina Kumar et al. 2010

14,16 4,47 7,08 3 1,66 3,56 1,23 5,18

3,81 3,06 4,98 5,07 1,95 2,82 0,78 3,45

Sustituyendo el 10% de la demanda de harina de pescado

25000 Ton/año

Pellets Normativa Europea

Parámetro

Unidad

DIN PLUS

O NORM M7135

Diámetro Largo Densidad Humedad Abrasión Ceniza Poder caloríﬁco Azufre Cloruro Nitrógeno metales pesados

4 -‐ 10 <5xD >1,12 <10 <2,3 <0,5 >18 <0,04 <0,02 <0,3 Regulado

4 -‐ 10 <5xD >1,12 <10 <2,3 <0,5 >18 <0,04 <0,02 <0,3 No regulado

kg/dm3 % % % MJ/kg % % % %

DIN PLUS= Norma Alemana O NORM M7135= Norma Austriaca

Cascaras semillas J. curcas 5% cenizas (Achten et al. 2008

Uso industrial

Composición de la semilla

Composición (%)

Núcleo

Corteza

Humedad

4,48

9,33

Grasa cruda

54,59

1,17

Proteína cruda

24,85

4,37

cenizas

4,13

4,93

Fibra cruda

2,82

30,93

(Achten et al. 2008)

Biogás

Electricidad

Residuos Conc. Proteico

Torta

E. de forbol

Jatropha Curcas

Semillas Cáscara

Cáscarilla Pellets

Aceite

Semilla

Descascarado/ descascarillada

Cascaras/ cascarilla

Acondic.

Molienda

T, humedad

Secado

Pelletizado Pellets

Extrac. alcalina / ppt. ácida

Torta

Concentrado Proteico

Sistema lodos activados

eléctrica Laguna Anaerobia

cubierta © Fraunhofer

Degomado

Secado

Cogeneración

Biogás

Prensado Filtración

Detoxificación térmica

Disposición final

Formación hojuelas

Neutralización Aceite

Extracción líquido/líquido Concentrado esteres de forbol

Gomas Jabones

7.000 Ton/año

Biogás

Electricidad Neto 51.120.000 KWH/año

Residuos 3.900 Ton/año al 91%

Conc. Proteico

Torta

E. de forbol

Jatropha Curcas

57.000 Ton /año

Semillas

al 92%

11340 Ton/año

Cáscara Cáscarilla

Aceite

36 Ton/año

Inversión: 30, 4 MMUS$ Venta tCO2e: 60.800/año

Biorefinería sin aprovechamiento integral

NO es rentable TIR NEGATIVO

TIR

Efecto costo semilla en el TIR a diferentes costos de venta de la electricidad 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0

80 US$/Mwh 110 US$/Mwh 140 US$/Mwh 170 US$/Mwh 200 US$/Mwh 230 US$/Mwh

§  Conc. Proteico: 1700 US$/Ton §  Bonos carbono:10 US$/ TonCO2e

§  Pellets: 486 US$/Ton

100

200 300 400 Costo Semilla (US$/Ton)

500

Análisis sensibilidad: Precio Pellets vs Concentrado Proteico 60

100 US$/Ton Pellets

300 US$/Ton Pellets

§  Semilla: 200 US$/Ton §  85 US$/Mwh

200 US$/Ton Pellets

§  Bonos carbono:10 US$/TonCO2e

400 US$/Ton Pellets

TIR

30 20 10 0 500

1.000 1.500 2.000 Precio Conc. Proteico (US$/Ton)

2.500

Análisis sensibilidad: Precio Pellets vs Concentrado Proteico 60

100 US$/Ton Pellets 200 US$/Ton Pellets 300 US$/Ton Pellets 400 US$/Ton Pellets

§  180 US$/Mwh §  Bonos carbono:10 US$/TonCO2e

TIR

§  Semilla: 200 US$/Ton

30 20 10 0 500

1.000 1.500 2.000 Precio Conc. Proteico (US$/Ton)

2.500

Efecto precio ésteres de forbol en TIR para distintos precios de semillas §  486 US$/Ton Pellets

TIR

§  1700 US$/Ton Conc. Proteico 200 175 150 125 100 75 50 25 0

§  10 US$/TonCO2e

250 US$/Ton semilla 400 US$/Ton semilla 550 US$/Ton semilla 700 US$/Ton semilla 850 US$/Ton semilla

100

150

§  85 US$/Kwh

200

250

300

350

Superficie apropiada para cultivo Jatropha en Chile: 500.000 Há Principalmente sectores áridos Suponiendo que. q  10% superficie plantada q  Rendimiento: 6 Ton/Há/año q  Generación electricidad: 224 Gwh/mes

0,56% DE LA ACTUAL DEMANDA ELECTRICA CHILENA

Conclusiones §

Para la sustentabilidad económica de futuras Biorefinerías de Jatropha curcas ubicadas en Chile es fundamental el aprovechamiento integral del fruto.

§

Importante la producción de productos bioactivos de alto valor como esteres de forbol u otros.

§

El impacto en la matriz energética chilena de este tipo de biorefinerías se espera que sea comparable a las que tienen otras fuentes de ERNC.

MUCHAS GRACIAS

Agradecimientos: Este trabajo ha sido financiado en parte, por una subvenci贸n de Innova Chile de CORFO Proyecto de C贸digo: FCR-CSB 09CEII-6991.

漏 Fraunhofer