ACV del biodiesel de palma
incluyendo la utilización de
resíduos para la generación de
electricidad
IV Congreso de Energia...
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Zoneamiento agro-ambiental en
Brasil
ASPECTOS DE SOSTENIBILIDAD DE
BIOCOMBUSTIBLES EN BRASIL: BIODIESEL
Anos de experiência na produção de etanol, incluindo o desarrolho de motores para o uso
de etanol puro.
Programa Nacional ...
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LIMITACIONES DEL ACV
• La metodologia ACV no es capaz de considerar/incluir todos los
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INCONSISTENCIAS DEL ACV
ABORDAJE DE LA CERTIFICACIÓN BASEADA EM LA SOSTENIBILIDAD ??????????
TODO EL MUNDO HABLA DE ESTO !!
Experiencia del NEST/UNIFEI en estudios de
sostenibilidad utilizando el ACV.
Desde el año 2004 el NEST/UNIFEI ha realizado...
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del biodiesel de palma
Esquema del inventario de ciclo de vida
del biodiesel de palma
RESIDUOS
DE
BIOMASA
EFB (20-23%)
CACHOS VACIOS
FRESCOS -FFB
100 %
Fruto
de la
palma
Fibras (11-14%)
Cáscaras (5-7%)
124.8 ...
ETAPA AGRÍCOLA
INPUTS DE ENERGIA EN LA ETAPAINPUTS DE ENERGIA EN LA ETAPA
AGRÍCOLA
INPUTS DE ENERGIA DURANTE LAINPUTS DE ENERGIA DURANTE LA
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Inventario global del ciclo de vida delInventario global del ciclo de vida del
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RELACIÓN UTPUT/INPUT (renovable/fosil)
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Seven thermal cogeneration schemes for the palm oil industry were simulated
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PERCENTAGE OF BIOMASS PRODUCED DURING
OIL EXTRACTION PROCESS USED AS A FUEL
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Fuel
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Power
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Heat Rate
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Effic. of
Electricity
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* (%)
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Output/Input relation for biodiesel
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INPUT [MJ / kg Biodiesel] C1 C2 C3
Agricultural stage 3.20 4.23...
Case C2
(Without
Cogeneration)
Case A Case G
Surplus Generation Index
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• The LCA for two cases (cases
C2 and G) were carried out
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Mid Point Categories
C2/G In relation to
C2, (%)
Carcinogens -2.41
Non-Carcinogens -0.67
Respiratory inorganics -4.50
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Impact assessment
Single score
IMPACT 2002+ method.
C2 C2/G
Damage category Case C2 Case C2/G % Reduction
Total -5.85E-5 -...
CONCLUSIONS AND REMARKS
• The potential for energy production from oil palm
biomass residues is 124.8 GJ ha-1 year-1
• Tra...
CONCLUSIONS AND REMARKS
• Outpu/Input index is not able to accurately consider the
effect of cogeneration implementation a...
ESTUDIO DE ACV – Tratamiento de lasESTUDIO DE ACV – Tratamiento de las
vinazas del etanolvinazas del etanolvinazas del eta...
FCDCC- Fertirrigación “in natura”
SCDTT - Concentración de vinazas
hasta 40 % y fertirrigación
ABDCC - DIGESTIÓN ANAERÓBIA
SCCBA - CONCENTRACIÓN Y
COMBUSTIÓN DE VINAZAS
CONCLUSIONESCONCLUSIONES
• La evaluación de la sostenibilidad es un problema multicriterial.
• La eficiencia energética at...
ACKNOWLEDGEMENTS
• The authors are very grateful to the Oil
Palm Research Center of Colombia -
CENIPALMA and the palm oil ...
Muchas gracias
electo@unifei.edu.brelecto@unifei.edu.br
esl43@yahoo.com
Prof. Dr.Electo Silva Lora
electo@unifei.edu.br
317 electo silva    acv del biodiesel de palma incluyendo la utilización de residuos para generación de electricidad
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317 electo silva acv del biodiesel de palma incluyendo la utilización de residuos para generación de electricidad

  1. 1. ACV del biodiesel de palma incluyendo la utilización de resíduos para la generación de electricidad IV Congreso de Energias Renovables y Biocombustibles, UNAL, Lima, Perú Prof. Dr. Electo Eduardo Silva Lora NEST/IEM/UNIFEI
  2. 2. For references look at:
  3. 3. Zoneamiento agro-ambiental en Brasil
  4. 4. ASPECTOS DE SOSTENIBILIDAD DE BIOCOMBUSTIBLES EN BRASIL: BIODIESEL
  5. 5. Anos de experiência na produção de etanol, incluindo o desarrolho de motores para o uso de etanol puro. Programa Nacional de Produção e Uso do Biodiesel: 2004 Capacidade atual de mais de 500 milhões de litros anuais 5
  6. 6. 6
  7. 7. LIMITACIONES DEL ACV • La metodologia ACV no es capaz de considerar/incluir todos los impactos relevantes (uso de la tierra y del agua, cambios indirectos en el uso de la tierra y la competición con los alimentos) . • El ACV falla al considerar la reducción en el uso del suelo relacionada con la utilización de co-productos.con la utilización de co-productos. • Se necesita de un abordaje mas amplio (tal como la EAI - Evaluación Ambiental Integrada ). • Alto número de categorias de impactos ambientales, lo que dificulta el proceso de toma de decisiones.
  8. 8. INCONSISTENCIAS DEL ACV
  9. 9. ABORDAJE DE LA CERTIFICACIÓN BASEADA EM LA SOSTENIBILIDAD ?????????? TODO EL MUNDO HABLA DE ESTO !!
  10. 10. Experiencia del NEST/UNIFEI en estudios de sostenibilidad utilizando el ACV. Desde el año 2004 el NEST/UNIFEI ha realizado los siguientes estudios utilizando la ACV: • Biodiesel de palma, • Tratamiento y disposición de vinazas de etanol, • Metanol a partir del bagazo de caña. • Aprovechamiento energético de los resíduos sólidos urbanos.
  11. 11. C2 C3 C1
  12. 12. C1 C2 C3 Location in Colombia Eastern Region Northern Region Central Region Palm area, Adults (ha) 1,200 3,436 4,675 Palm area, nursery (ha) 1,100 64 130 Crop Density (Palm trees ha-1) 145 143 143 FFB Production (ton FFB yr-1) 30,000 85,898 98,175 FFB Process CHARACTERISTICS AND PARAMETERS OF THE THREE EVALUATED COMPANIES FFB Process (ton yr-1) 101,324 85,898 154,352 Productivity (ton FFB ha-yr-1) 25 25 21 OER (Oil Extraction Rate, %) 19.8 21.1 20.4 Oil Yield (ton oil ha-yr-1) 4.95 5.27 4.28 Brief description of the energy supplies facilities Isolated system using diesel and biogas in engines Purchase all electricity from the grid Electricity from the grid and low efficiency cogeneration
  13. 13. del biodiesel de palma Esquema del inventario de ciclo de vida del biodiesel de palma
  14. 14. RESIDUOS DE BIOMASA EFB (20-23%) CACHOS VACIOS FRESCOS -FFB 100 % Fruto de la palma Fibras (11-14%) Cáscaras (5-7%) 124.8 GJ/ ha.year
  15. 15. ETAPA AGRÍCOLA
  16. 16. INPUTS DE ENERGIA EN LA ETAPAINPUTS DE ENERGIA EN LA ETAPA AGRÍCOLA
  17. 17. INPUTS DE ENERGIA DURANTE LAINPUTS DE ENERGIA DURANTE LA EXTRACCIÓN DEL ACEITE
  18. 18. PARTICIPATION OF LC STAGES IN TOTAL ENERGY CONSUMPTION
  19. 19. Inventario global del ciclo de vida delInventario global del ciclo de vida del biodiesel de palma Uso racional de Fertilizantes Biometanol o etanol Fertilizantes VINAZAS ???
  20. 20. C2 C3 RELACIÓN UTPUT/INPUT (renovable/fosil) C1
  21. 21. Seven thermal cogeneration schemes for the palm oil industry were simulated by using Gatecycle software version 5.0.1, considering different sources and levels of biomass use with a condensing-extraction (CET) and back pressure turbines (BPT) with high pressure boilers (cases A, B, C, F, E F end G).
  22. 22. PERCENTAGE OF BIOMASS PRODUCED DURING OIL EXTRACTION PROCESS USED AS A FUEL IN THE BOILER Case Turbine % of biomass used as a fuel in the boiler Fiber Shell EFB Biogas A BPT 75 75 -- --A BPT 75 75 -- -- B CET 100 50 -- -- C CET 100 100 -- -- D BPT 100 100 100 100 E CET 100 100 50 -- F CET 100 100 100 -- G CET 100 100 100 100 30 t FFB/h plant, steam parameters were 2 MPa and 350°C.
  23. 23. Fuel (MW) Power (MW) Heat Rate (MJ/kWh) Effic. of Electricity Generation * (%) Generation Index (kWh.kg-1. biodiesel) A 21.013 1,74 39.10 9.21 0.2014 Electricity generation index of the cogeneration systems. B 22.546 1,86 39.25 9.17 0.2153 C 28.010 2,84 32.04 11.24 0.3287 D 51.814 3,96 40.84 8.81 0.4583 E 38.698 4,98 24.55 14.66 0.5764 F 49.368 7,03 21.88 16.45 0.8136 G 51.814 7,55 21.42 16.80 0.8738
  24. 24. Output/Input relation for biodiesel production life cycle. INPUT [MJ / kg Biodiesel] C1 C2 C3 Agricultural stage 3.20 4.23 2.63 Oil Extraction with Cogeneration 1.06 1.27 0.72 Oil Refining 0.98 0.98 0.98 Transesterification 5.01 5.01 5.01 Total Input 9.96 11.20 9.05 OUTPUT [MJ / kg Biodiesel] C1 C2 C3 Biodiesel] C1 C2 C3 Fiber 0.85 0.72 0.66 Shell, 2.79 2.64 1.85 Biogas 0.05 0.05 0.05 Kernel cake 2.54 2.38 2.46 Kernel Oil 6.00 5.64 5.82 Glycerin 2.09 2.09 2.09 Fatty acids 1.27 1.27 1.27 Biodiesel 39.60 39.60 39.60 Total Output 55.22 54.42 53.83 O/I (using EFB as Fertilizer) 5.54 4.86 5.95
  25. 25. Case C2 (Without Cogeneration) Case A Case G Surplus Generation Index (kWh kg-1biodiesel) 0.00 0.201 0.979 INPUT (MJ/kg biodiesel) Agricultural stage 3.93 3.93 4.23 Impact of cogeneration on input/output index Oil Extraction 1.27 0.92 0.92 Oil Refining 0.98 0.98 0.98 Transesterification 5.01 5.02 5.02 Total Input 11.20 10.86 11.16 OUTPUT (MJ/kg biodiesel) Biodiesel 39.60 39.60 39.60 Electricity - Cogeneration 0.00 0.70 3.05 Total Output 54.42 55.12 54.05 Output /Input 4.86 5.08 4.85
  26. 26. • The LCA for two cases (cases C2 and G) were carried out using the Simapro software and the results were compared with the fossil diesel production LCA indexesdiesel production LCA indexes (at the refinery) through data available in the Simapro database.
  27. 27. Mid Point Categories C2/G In relation to C2, (%) Carcinogens -2.41 Non-Carcinogens -0.67 Respiratory inorganics -4.50 Ionizing radiation -4.25 Ozone layer depletion -33.31 Respiratory organics -6.92 Aquatic ecotoxicity -4.15Aquatic ecotoxicity -4.15 Terrestrial ecotoxicity 0.23 Terrestrial acidification -1.20 Land use -148.11 Aquatic acidification -3.53 Aquatic eutrophication 3.32 Global warming -7.64 Non-renewable energy -16.62 Mineral extraction -11.63
  28. 28. Impact assessment Single score IMPACT 2002+ method. C2 C2/G Damage category Case C2 Case C2/G % Reduction Total -5.85E-5 -7.925E-5 -35.457 Human Health 3.66E-5 3.517E-5 -4.068 Ecosystem Quality 1.153E-5 1.143E-5 -0.874 Climate Change -0.000152 -0.000164 7.643 Resources 4.53E-05 3.78E-5 -16.619 ENDPOINTSCATEGORIES C2 FOSSIL DIESEL C2/G ENDPOINTSCATEGORIES
  29. 29. CONCLUSIONS AND REMARKS • The potential for energy production from oil palm biomass residues is 124.8 GJ ha-1 year-1 • Transterification stage have the greater fossil energy input due to the methanol utilization. Efforts must be done for the commercial implementation of the methyl route seeking an increase of biodiesel LC sustainability.seeking an increase of biodiesel LC sustainability. • The electricity generation index can reach 1.02 kWh per kg of biodiesel when the residues are fully used and a condensing steam turbine with high steam parameters is employed. • The Output/Input energy ratio for the palm oil biodiesel reaches values as 5.08, almost 3.5 greater than other biodiesels from different vegetable oils.
  30. 30. CONCLUSIONS AND REMARKS • Outpu/Input index is not able to accurately consider the effect of cogeneration implementation as the energy output of biomass residues is evaluated based on its calorific value. • In relation to the conventional process, the case with• In relation to the conventional process, the case with cogeneration presents a very high positive impact on Land occupation (-148%), Ozone layer depletion (-33%) and non-renewable energy consumption (-16.62 %). • Life cycle equivalent CO2 emissions were also reduced from -0.5346 to -1.4053 kg for biodiesel with and without cogeneration, respectively.
  31. 31. ESTUDIO DE ACV – Tratamiento de lasESTUDIO DE ACV – Tratamiento de las vinazas del etanolvinazas del etanolvinazas del etanol
  32. 32. FCDCC- Fertirrigación “in natura”
  33. 33. SCDTT - Concentración de vinazas hasta 40 % y fertirrigación
  34. 34. ABDCC - DIGESTIÓN ANAERÓBIA
  35. 35. SCCBA - CONCENTRACIÓN Y COMBUSTIÓN DE VINAZAS
  36. 36. CONCLUSIONESCONCLUSIONES • La evaluación de la sostenibilidad es un problema multicriterial. • La eficiencia energética atraves de la cogeneración baseada en sub-productos y la reducción del consumo de energia en las diferentes etapas del ciclo de vida deven ser considerada. • La metodologia ACV debe ser mejorada y normalizada. Incertezas a resolver: volatilizacion de los componentes de los fertilizantes, asignación de co-productos e impactos del uso de la tierra. • La certificación baseada en la reducción de las emisiones de GEI, utilizando como herramienta la ACV es actual y debemos saber utilizarla a nuestro favor.
  37. 37. ACKNOWLEDGEMENTS • The authors are very grateful to the Oil Palm Research Center of Colombia - CENIPALMA and the palm oil mills for providing all the information, so that thisproviding all the information, so that this study could be carried out. • Also to the Science Foundation of the Minas Gerais State – FAPEMIG and the National Research Council CNPq for the finantial support and grants.
  38. 38. Muchas gracias electo@unifei.edu.brelecto@unifei.edu.br esl43@yahoo.com
  39. 39. Prof. Dr.Electo Silva Lora electo@unifei.edu.br

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