Ingeniero Civil Químico / Debido a la creciente demanda energética mundial, junto al agotamiento próximo del petróleo y el aumento de su precio, se haces necesario impulsar alternativas energéticas como los biocombustibles, que pueden aportar en la disminución de emisiones de gases de efecto invernadero (GEI), los que favorecen la contaminación por polución del aire y el calentamiento global. El sector industrial de Transporte demanda casi un 30% de la energía mundial, y es responsable del 27% de las emisiones de GEI. Así, los biocombustibles, en particular el biodiesel, surgen como alternativa con ventajas económicas, ambientales, y de seguridad energética entre otras. El biodiesel puede producirse a partir de diversas materias primas como aceites vegetales y grasas animales. El aceite reciclado de cocina y el de ricino, no generan controversia debido a que no tienen un fin alimenticio, como otros aceites, por lo que se incluyeron de manera de promover una mejor disposición final del primero; y favorecer el desarrollo rural en sectores provechosos en el caso del segundo. El desarrollo de sistemas expertos es una forma de promover conocimiento sobre un dominio específico; además sirve de apoyo al usuario, al no requerir de un experto - lo cual es difícil y costoso de conseguir -, y ahorra tiempo y recursos a éste, mejorando la accesibilidad al conocimiento. El proceso producción de biodiesel mediante transesterificación, se formalizó e incorporó en una herramienta para implementar sistemas expertos (Shell). El sistema experto desarrollado en la Shell NExpert consta de 47 reglas de la forma SI-ENTONCES, y contiene información para llevar a cabo el proceso de transesterificación para cada aceite mencionado, mediante vía básica (NaOH o KOH) en un solo paso. Se validó la transesterificación de aceite usado con NaOH como catalizador, obteniendo rendimientos muy cercanos (90%) a los reportados en la literatura. Por lo tanto, el sistema experto es válido para el proceso mencionado, pero queda pendiente la validación de los procesos restantes. Un usuario puede obtener suficiente información para llevar a cabo los procesos incluidos. Las proyecciones del sistema experto en su estado actual son como herramienta para fines académicos; sin embargo, puede ser ampliado a otros procesos, con otras materias primas y reactantes, y ser mejorado utilizando tecnologías de información.

La orientación del trabajo es generar una herramienta de apoyo a la realización de estudios de impacto ambiental de sistemas productivos de biodiesel en el país, ya que hasta ahora sólo se ha trabajado en el desarrollo e investigación de la utilización e implementación del biodiesel, y no se han considerado aspectos tan relevantes como las externalidades que genera su producción en el ambiente. El Rap es la materia prima seleccionada para este análisis, debido a que ya existen experiencias de producción de biodiesel a partir del rap, y su cultivo se extiende desde la VII a la X región con un fuerte desarrollo en la IX región. El proceso productivo considerado corresponde a Transesterificación del aceite vegetal (proceso que reduce la viscosidad de los aceites) y Molienda Seca (obtención del aceite vegetal de Rap). Éstos fueron seleccionados debido a que son los procesos productivos predominantes a nivel mundial e involucran tecnologías ya probadas y aprobadas. La metodología seleccionada para el estudio corresponde a una “Lista de Verificación”, ya que mediante este método es posible estructurar las etapas iniciales de una EIA; apoya la definición de impactos significativos del proyecto; asegurar no omitir factores esenciales; y permite comparar fácilmente diversas alternativas del proyecto, todo lo anterior permite determinar si son requeridos análisis adicionales del problema. Estudios complementarios en este trabajo corresponden a la determinación del estado del arte del biodiesel y métodos productivos implementados en Chile; caracterización de los procesos productivos; determinación de los impactos producidos; y finalmente, validación la herramienta propuesta en un sistema productivo real.

La matriz energética chilena se caracteriza por la gran importancia de los combustibles fósiles importados. El presente trabajo de título (TT), cuyo objetivo es estudiar en forma exploratoria la producción de biodiesel a partir del cultivo de jatropha curcas (JC), puede contribuir al reemplazó de éstos mediante el estudio de un tipo de energía renovable no convencional (ERNC). El TT consta de una etapa agronómica, una industrial y una económica. La primera arrojó resultados preliminares, basados en estimaciones tentativas, que deben ser comprobadas experimentalmente. El cultivo de JC en la IV Región produciría 5.000 tn/ha de semilla si se usan las cantidades requeridas de fertilizantes y agua. El estudio industrial tiene tres fases, correspondiendo la primera a la extracción de aceite a partir de las semillas de JC. Este proceso es similar al de otros cultivos oleaginosos, obteniendo como subproducto una torta de semillas que puede ser utilizada como fertilizante pero no como alimento para ganado por ser venenosa. A partir del aceite se obtiene biodiesel mediante transesterificación con metanol en un reactor continuo, con un catalizador básico. Este es un proceso comercialmente probado, que produce glicerina impura como subproducto, la que en este caso ocasiona una contribución económica pequeña. El diseño conceptual de la planta industrial se basó en el trabajo de Hervé y otros. La evaluación económica valoró en 14 MM US$ la inversión en la planta industrial. El precio del biodiesel se estimó en 593 US$/m3 y el rendimiento de la JC en 1.500 kg/ha de aceite. La plantación de jatropha requirió 72.000 ha en la IV Región. El valor presente neto (VPN) del proyecto correspondió a -718.000 MM$ Ch, para una tasa de descuento de 15%. La principal causa de este mal resultado fue el elevado valor de la tierra y el costo del riego. Para un VPN igual a 0, el precio del biodiesel debe alcanzar 2.882 US$/m3 (muy por encima de los niveles históricos) o bien el rendimiento de la JC debe ser de 25,5 tn/ha (5 veces mayor que el actual.) En resumen, el retorno es muy negativo, de acuerdo a las estimaciones de los expertos consultados. Se introdujeron cambios para estimar mejorías en el cultivo en una zona con mayor pluviosidad. Según expertos el cambio reduciría la inversión por ha en $4.950.000. Esta alternativa dio un VPN de -244.000 MM$ CH, apreciablemente mejor que el caso base. Aún considerando un aumento simultáneo de 70% en el precio del biodiesel y 60% en el rendimiento de la JC se obtiene un VPN de -34.000 millones de pesos y una TIR de 11,5%. Se concluyó que el proyecto es inviable económicamente en la actualidad. Sin embargo, se encontraron factores que deberían ser estudiados en mayor profundidad. Decidir cultivar JC en una zona con un clima apropiado y menores costos de tierra y riego, reducirá la inversión del proyecto agronómico. La viabilidad del uso de la torta de semillas como alimento animal puede agregar valor importante. Aumentar la pureza de la glicerina obtenida posibilita venderla en el mercado de glicerina pura, incrementando los ingresos. Cambios en estos factores pueden mejorar el resultado del proyecto, influenciando la decisión final del mismo.

Memoria para optar al ti tulo profesional de: Ingeniero en Recursos Naturales Renovables

Durante el año 2010 la Compañía Minera Doña Inés de Collahuasi realiza su primera medición de la huella de carbono a lo largo de toda su línea productiva, como consecuencia directa de este acto inicia el análisis de distintas iniciativas de mitigación de las emisiones de Gases de Efecto Invernadero (GEI). Dentro de las distintas iniciativas a evaluar se encuentra el uso de biodiésel, donde como primer acercamiento se decide probar su uso e impacto en la flota de vehículos livianos. Para esto se decide investigar el uso de este combustible según las metodologías de medición de la huella de carbono, existentes y, en específico, de la metodología utilizada por la compañía. Lo primero que se determina es el tipo de combustible a utilizar, siendo seleccionado el biodiésel B5 (5% biodiésel, 95% diésel de petróleo) proveniente del aceite de Raps, se selecciona este porcentaje por tratarse del máximo permitido por la legislación chilena para su comercialización como mezcla con combustible tradicional. La metodología nos muestra favorablemente que, al ser el biodiésel un combustible de origen vegetal, las emisiones de CO2 que emita no se contabilizan en el Inventario de GEI, aunque se presentan como un ítem separado sólo de manera informativa. Con esto ya se tiene una disminución del 4,78% por unidad de volumen de combustible utilizado, quedando sólo por determinar la variación en el rendimiento que tendrán los equipos al cambiar el combustible. Para analizar la variación del rendimiento se utilizan las instalaciones en Puerto Patache, pertenecientes a la compañía, y se selecciona una flota que permita justificar esta medida. Después de 10 semanas de pruebas y más de 20.000 km recorridos en conjunto, se observa que el uso de biodiésel B5 disminuyó el rendimiento de la flota en un 1,29%. Analizando todos los resultados se obtiene que al utilizar este combustible se reducen las emisiones de CO2e, resultantes del uso de la flota de vehículos livianos, en un 3,67%. Al realizar el ejercicio de calcular el impacto de utilizar este biocombustible con toda la flota de vehículos livianos de la compañía, se estima una disminución de 600 t de CO2e entre los años 2011-2015, con un costo esperado de k$315.199, con lo que se tendría un costo superior a los k$600/t CO2e mitigada. Debido al alto costo que se tiene con está medida, no se recomienda su uso en el corto plazo, pero debido a su alto potencial a futuro, sobre todo por las investigaciones que se están realizando en está área, se debe realizar está misma evaluación en el mediano-largo plazo. Esto porque se espera que para el año 2017 ya se cuente con una industria nacional de biodiésel que pueda sostener el consumo requerido a un precio razonable.