OPTIMIZACIÓN OPERA TIVA Y ECONÓMICA DE UNA PLANTA DE BIODIESEL

COLOMBIANA CON BASE EN MODELADO NUMÉRICO

MARIA ALEJANDRA ACERO LEON

LUZ ALEJANDRA MANRIQUE PORRAS

UNIV ERSIDAD DE LOS ANDES

FACULTAD DE INGENIERÍA

DEPA RTAMENTO DE INGENIERÍA QUÍMICA

BOGOTÁ D.C.

2009

3 

 

OPTIMIZACIÓN OPERA TIVA Y ECONÓMICA DE UNA PLANTA DE BIODIESEL

COLOMBIANA CON BASE EN MODELADO NUMÉRICO

TRABAJO DE GRADO PARA EL DEPA RTAMENTO DE INGENIERIA QUIMICA

MARIA ALEJANDRA ACERO LEON

LUZ ALEJANDRA MANRIQUE PORRAS

Asesor

JORGE MARIO GOMEZ

UNIV ERSIDAD DE LOS ANDES

FACULTAD DE INGENIERÍA

DEPA RTAMENTO DE INGENIERÍA QUÍMICA

BOGOTÁ D.C.

2009

4 

 

CONTENIDO

Lista de Tablas IV Lista de Graf icas V 

Lista de Anexos VI 

Resumen VII 

1. Introducción   

2. Objetivos   

3. Marco Teórico   

3.1 Reacción de transesterif icación   

3.1.1 Reactivos y productos   

3.1.2 Catalizadores   

3.2 Situación actual del Biodiesel en Colombia   

3.2.1 Economía de los cult ivos de aceite   

3.2.2 Economía de la producción de Biodiesel   

3.2.3 Marco Legal   

3.2.4 Perspectivas del impacto social   

4. Proceso de producción de Biodiesel a partir de aceite de palma   

4.1 Descripción general   

4.2 Proceso de la planta piloto de Corpodib   

4.3 Proceso propuesto por Zhang   

5. Evaluación económica de la planta colombiana Corpodib   

6. Simulación de caso base   

7. Optimización   

7.1 Método de resolución numérica empleado   

7.2 Optimización operativa   

7.2.1 Restricciones   

7.2.2 Variables   

7.3 Optimización económica   

8. Resultados   

8.1 Optimización operativa   

5 

 

8.1.1 Configuración Reactor – Separador   

8.1.2 Relación alcohol – aceite   8.1.3 Variables ingresadas al módulo de optimización   

8.2 Optimización económica   

8.2.1 Caso base   

8.2.2 Empleo de etanol como materia prima   

8.2.3 Presión de los reactores de transesterif icación   

8.2.4 Evaluación de la planta simulada por Velosa   

9. Análisis de resultados   

9.1 Optimización Operativa   

9.2 Optimización Económica   

10. Conclusiones   

Nomenclatura   

Bibliografía   

6 

 

LISTA DE TABLAS

Tabla 1. Parámetros de la cinética de reacción de transesterif icación

de aceite de palma y metanol

Tabla 2. Composición del Aceite de Palma

Tabla 3. Propiedades de Biocombustibles en relación con los enlaces

de los triglicéridos en la mater ia prima

Tabla 4. Producción de aceite de palma crudo en el primer semestre del 2006 - 2008

Tabla 5. Exportación de aceite de palma (en miles de toneladas) en el primer trimestre de 2006 - 2008

Tabla 6. Plantas en construcción en el país

Tabla 7. Plantas de producción en estudio en Colombia

Tabla 8. Marco Legal del Biodiesel en Colombia

Tabla 9. Mater ia prima, reactivos y producto terminado Batch

Tabla 10. Comparación económica dependiente de la materia prima empleada

Tabla 11. Porcentaje de separación de Glicerol y FAME en cada decantador

Tabla 12. Flujos de entrada y salida de cada componente en las dos

conf iguraciones

Tabla 13. Resultados optimización operativa hecha en Aspen Plus Tabla 14. Precio de compra y venta de sustancias

Tabla 15. Costo básico modular de los equipos para el caso base

Tabla 16. Costos de manufactura para el caso base

Tabla 17. Flujo de caja del caso base

Tabla 18. Indicadores f inancieros del caso base

Tabla 19. Costos de manufactura al emplear Etanol Tabla 20. Flujo de caja del caso base empleando etanol

Tabla 21. Indicadores f inancieros empleando etanol

7 

 

Tabla 22. Costo básico modular de los equipos al operar a presión en la zona de reacción

Tabla 23. Costos de manufactura al operar a presión en la zona de reacción

Tabla 24. Flujo de caja al operar a presión en la zona de reacción

Tabla 25. Indicadores f inancieros al operar a presión en la zona de reacción

Tabla 26. Costo básico modular de los equipos de la planta de Velosa

Tabla 27. Costos de manufactura para la plante de Velosa Tabla 28. Flujo de caja de la planta de Velosa

Tabla 29. Indicadores f inancieros de la planta de Velosa

Tabla 30. Costo básico modular de los equipos de la planta fusionada

Tabla 31. Costos de manufactura para la planta fusionada

Tabla 32. Flujo de caja de la planta fusionada

Tabla 33. Indicadores f inancieros para la planta fusionada

8 

 

LISTA DE GRÁ FICAS

Gráf ica 1. Producción y exportación de petróleo según las reservas del país

Gráf ica 2. Participación de Colombia en la producción de aceite de palma a nivel: a) Mundial, b) América

Gráf ica 3. Siembra de palma por décadas

Gráf ica 4. Distribución de las exportaciones en el mundo. Primer trimestre de 2008

Gráf ica 5. Comportamiento de la producción mundial de Biodiesel (en miles de toneladas)

Gráf ica 6. Proceso de producción de biodiesel a partir de Aceite de Palma

Gráf ica 7. Proceso de producción de biodiesel a partir de Aceite de palma en la planta piloto de Corpodib

Gráf ica 8. Proceso de producción de biodiesel a partir de Aceite de palma propuesto por Zhang y simulado por Velosa

Gráf ica 9. Esquema del ajuste de la simulación en la sección de purif icación del glicerol

Gráf ica 10. Relación molar vs. Producción de a) FA ME b) Glicerol

Gráf ica 11. Flujo de Fondos T-401 vs. a) Producción de FAME b) Pureza FAME

Gráf ica 12. Ref lujo molar T-401 vs. a) Producción de FAME b) Pureza FAME

Gráf ica 13. Temperatura Reactor 1 y 2 vs. Producción de a) FA ME b) Glicerol

Gráf ica 14. Flujo de H2 O en la torre T-301 vs. Producción de a) FA ME b) Glicerol

Gráf ica 15. Proceso de producción de biodiesel a partir de Aceite de Palma con la conf iguración reactor-separador

9 

 

LISTA DE ANEXOS

Anexo 1. Ajuste de simulación  

Figura 1. Diagrama de proceso de la sección de reacción  

Figura 2. Diagrama de proceso de la sección de purif icación de cada producto

 

Anexo 2. Balance de masa de la simulación ajustada  

Tabla 1. Balance de masa  

Tabla 2. Continuación Balance de masa  

Anexo 3. Balance de masa de la simulación optimizada con función objetivo operat iva

 

Tabla 1. Balance de masa  

Tabla 2. Continuación Balance de masa  

Anexo 4. Especif icación de equipos de la simulación fusionada  

Tabla 1. Especif icación de equipos de la simulación opt ima f inal  

Anexo 5. Simulación óptima fusionada  

Figura 1. Diagrama de proceso planta optima  

Anexo 6. Balance de masa de la simulación optima fusionada  

Tabla 1. Balance de masa  

Tabla 2. Continuación Balance de masa  

10 

 

RESUMEN

El biodiesel hoy en día, es uno de los combustibles alternativos que plantea una solución

a los grandes niveles de contaminación que hay en el medio ambiente. Al ser un

combustib le producido a part ir de materias primas renovables puede lograr la dis minución

del calentamiento global y el efecto invernadero al que el mundo está expuesto. En

Colombia se tienen en curso cerca de nueve proyectos de producción de biodiesel a partir

de aceite de palma en diversas regiones del país [1], por lo que el presente trabajo busca

colaborar y continuar con las investigaciones que se están llevando a cabo sobre este

tema. Por tal motivo se desarrolla la optimización operativa de una planta colombiana que

trabaja en la producción de biodiesel con aceite de palma, considerando dos funciones

objetivo: la maximización de la producción y la maximización de la utilidad económica,

buscando mejorar la rentabilidad de la misma. Se toma como base una simulación ya

desarrollada [2] para hacer una adaptación que permita lograr el objetivo general de este

proyecto que se enmarca en el contexto nacional.

11 

 

1. INTRODUCCIÓN

El biodiesel obtenido a partir de materias primas renovables (aceites de origen vegetal y

animal), se perf ila como uno de los combustibles renovables que potencialmente puede

reemplazar al d iesel debido a su similitud en sus propiedades de funcionamiento en los

motores y sus ventajas en los aspectos de toxicidad, inf lamabilidad y emisiones al medio

de CO2, sulfuros, hidrocarburos no quemados durante la combustión, hidrocarburos

aromáticos, material particulado y gases de efecto invernadero [3,4,5,6].

En la actualidad la materia pr ima más usada para la producción de biodiesel en Colombia

es el aceite de palma; el país es el quinto productor del aceite en el mundo siendo la

producción global aproximadamente de 41.73 millones de toneladas y el pr imero en

América Latina con una producción para el primer semestre del 2008 de 441.224 mil

toneladas [1]. Por las razones anteriores se están desarrollando tecnologías e

investigaciones que permitan la consolidación de Colombia como gran productor de

biocombustibles, tanto para su autoabastecimiento como para su exportación en el

mercado internacional.

La Universidad de los Andes ha profundizado el tema de biocombustibles desde diversos

enfoques por medio de su Grupo de Investigación en Diseño de Productos y Procesos -

GDPP. Desde el 2005, los estudios desarrollados abarcan diferentes perspectivas que se

complementan entre s í, conformando una investigación completa sobre la producción de

Biodiesel en Colombia. El GDPP se ha concentrado básicamente en dos fuentes de

mater ias primas: el aceite de palma y el aceite usado de cocina [2,3]. Se han desarrollado

diferentes estudios sobre los catalizadores (homogéneos y heterogéneos) de carácter

ácido [7,8], básico [9,10,11] y enzimático [12] que potencialmente pueden ser usados en

este proceso. La determinación de la cinética de la reacción con aceite de palma y

metanol [14], la cantidad del metanol en el biodiesel [15], e l tratamiento de las emulsiones

12 

 

producidas en la reacción [3] y la purif icación del glicerol obtenido [16,17], son temas que

también han sido tratados por el grupo de investigación. Adicionalmente, se han llevado a

cabo estudios sobre la viabilidad económica del biodiesel a partir de aceite de palma [18]

lo cual centra todas las investigaciones teóricas sobre el proceso en el contexto actual

colombiano. Por tal motivo se busca desarrollar una optimización operativa y económica

de una planta de producción de biodiesel a partir de aceite de palma en el contexto

industrial colombiano, con el f in de dar pautas generales para los productores actuales y

futuros inversionistas.

13 

 

2. OBJETIVOS

Objet ivo General:

Optimizar económica y operat ivamente una planta de producción de biodiesel colombiana

con base en una simulación ya desarrollada, buscando encontrar las condiciones de

operación que le permitan su viabilidad en el contexto y mercado colombiano.

Objet ivos Específ icos: 1. Revisar el estado del arte sobre condiciones ópt imas del proceso de producción de

biodiesel a partir de aceite de palma.

2. Entender el mercado nacional para la producción y mercadeo del biodiesel

colombiano.

3. Obtener y analizar datos de operación real de la planta de producción colombiana

Corpodib: proceso, equipos y condiciones de operación.

4. Reconocer y ajustar las diferencias signif icativas entre las simulaciones y las

plantas construidas en el país.

5. Optimizar la simulación de acuerdo a criterios operativos que permitan maximizar

la producción.

6. Optimizar la simulación de acuerdo a un criterio económico que maximice las

utilidades con respecto al costo de inversión y operación.

7. Comparar los dos resultados óptimos (con diferente función objet ivo),

estableciendo las diferencias encontradas en las condiciones de operación.

8. Realizar un análisis económico y operativo que permitan recomendar unas

condiciones de operación para las plantas colombianas.

14 

 

3. MA RCO TEÓRICO

3.1 Reacción de transesterif icación

El biodiesel a partir de aceite de palma se produce a través de una reacción de

transesterif icación que consiste en agregar un alcohol a los triglicéridos en presencia de

un catalizador para producir metil ésteres y glicerol [19]. La reacción de esterif icación es la

manera más común para producir biodiesel a partir de aceites vegetales; el componente

principal de este tipo de aceites, triacilgliceroles (triglicéridos), se conforma de tres

cadenas largas de ácidos grasos encadenados a una estructura de glicerol.

Químicamente, en esta reacción las tres cadenas de ácidos grasos se liberan de la

estructura de glicerol y se combinan con el a lcohol para producir glicerol y biodiesel o

FAME (de su acrónimo en inglés: Fatty Acid Methyl Esters) [5].

La reacción general de producción de biodiesel a partir de aceites vegetales es [19]:

GLRCORROHTG +−+ 2´33 (1)

Las reacciones intermedias que intervienen en el proceso son:

RCORDGROHTG 2'++ (2)

RCORMGROHDG 2'++ (3)

RCORGLROHMG 2'++ (4)

K2 

K5 

K4 

K1 

Catalizador 

K3 

K6 

15 

 

La cinética de esta reacción ha sido estudiada por Darnoko [19] el cual, en un reactor

batch, determinó que el modelo cinét ico que mejor se ajustaba a sus datos

experimentales es de pseudo segundo orden para la primera etapa de la reacción

(ecuación 2), y se convierte en primer orden para las dos etapas restantes (ecuaciones 3

y 4). Las energías de activación y las constantes de reacción a determinadas

temperaturas, para cada una de las etapas, se resumen en la siguiente Tabla:

Tabla 1. Parámetros de la cinética de reacción de transesterificación de aceite de palma y metanol

Etapa Energía de Activación (Kcal/mol)

Constante de Reacción a 60°C (wt% min)-1

Constante de Reacción a 65°C (wt% min)-1

1 TG a DG 14,7 0,036 0,048 2 DG a MG 14,2 0,070 0,098 3 MG a GL 6,4 0,141 0,191

3.1.1 Reactivos y Productos

• Triglicéridos

Los triglicéridos o triacilgliceroles, son los lípidos de más simple constitución pues se

conforman de tres cadenas largas de ácidos grasos encadenadas a una estructura de

glicerol. Los triacilg liceroles son apolares, hidrofóbicos y esencialmente insolubles en

agua. Se encuentran en la mayoría de las grasas naturales y varían entre sí por la

longitud de sus cadenas y el grado de saturación [20].

Las moléculas de trig licéridos le conf ieren la mayoría de las propiedades a los

biocombustibles, como el punto de solidif icación y f luidez, el número de cetano, la

temperatura de obturación del f iltro frío CFFP (medida del desempeño del motor a bajas

temperaturas), entre otros. A mayor número de enlaces dobles del triglicérido, el ácido

graso resultante es más insaturado por lo que el número de cetano es menor, el cual

designa el t iempo que tarda entre la inyección del combustible y su ignición. Por tal motivo

entre mayor sea el número de cetano es mejor la combustión y el desempeño del motor

es regular y más suave.

16 

 

Los triglicéridos que se componen de más ácidos grasos saturados que ácidos grasos

insaturados tienen un punto de solid ificación y f luidez mayor. Para la producción de

Biodiesel, esta característica es indeseada [18]. El aceite de palma tiene la mis ma

proporción de ácidos grasos saturados e insaturados siendo esta característica favorable

respecto a otras mater ias primas para la producción de biocombustibles, (ver Tabla 2 y

Tabla 3). Tabla 2. Composición del Aceite de Palma [1]

Ácidos Grasos Saturados wt% Ácidos Grasos Insaturados wt% Láurico 0,1 Palmitoleico 0,1 Mirístico 1 Oleico 38,9 Palmítico 43,8 Linoleico 10,6 Esteárico 4,8 Linolénico 0,3 Arquídico 0,3

Tabla 3. Propiedades de biocombustibles en relación con los enlaces de los triglicéridos en la materia prima

[18]

Propiedad Materias primas Saturadas (Sebo y aceites de coco y palma)

Materias primas Insaturadas (Aceites de colza, soya, girasol y algodón)

Número de cetano Alto. Óptimo desempeño del motor Bajo Emisiones de NOx Menores que las del diesel conv encional May ores que las del diesel

conv encional

Punto de fluidez y/o CFPP

Alto. Problemas al interior del motor a temperaturas ambientales cercanas y superiores a 0°C

Bajo. Buena fluidez al interior del motor a rangos de temperaturas por debajo de 0°C

• Alcoholes

El alcohol comúnmente usado en la producción de biodiesel a partir de aceite vegetal es

el metanol principalmente por su bajo costo [21]. Usualmente en los procesos industriales

el metanol es purificado después de la reacción y recirculado para minimizar los costos de

producción [4].

Aunque la reacción estequiométrica requiere una relación molar de alcohol–aceite 3:1,

usualmente se agrega alcohol en exceso para llevar el equilibrio de la reacción hacia el lado de los productos [19]. Este desplazamiento del equilibrio hace que las reacciones

teóricas intermedias (ecuaciones 2 y 3) se presenten sólo en las primeras etapas de la

reacción [5].

17 

 

• Glicerol

El glicerol es un alcohol que se encuentra en la estructura de los trig licéridos provenientes

de aceites y grasas (animales y vegetales), y que se obtiene como subproducto de la

fabricación de ácidos grasos, ésteres grasos o jabones [13]. El término glicerol aplica

únicamente al compuesto químico puro llamado 1,2,3 – propanotrio l mientras que el

término glicerina hace referencia a los productos comerciales purif icados que contienen

normalmente glicerol >95% w t [22]. El glicerol es usado normalmente como solvente o

vehículo de productos farmacéuticos, como ingrediente para la fabricación de explosivos,

como plastif icantes, como lubricantes en la fabricación de poliésteres, entre otros. Por tal

motivo el glicerol resultante de la reacción de transesterif icación puede ser purif icado para

darle valor agregado a la producción de biodiesel [16].

Durán (2007) evaluó un proceso de purificación de la glicerina para mejorar la rentabilidad

de la planta de biodiesel colombiana localizada en Codazzi, Cesar [16]. En la

transesterif icación del aceite de palma, el ef luente del reactor es una mezcla heterogénea

compuesta de dos fases. Posteriormente en un decantador se reconocen dos fases: la

liviana contiene ésteres metílicos (si se usa metanol como el reactivo) mientras que la

fase pesada contiene principalmente glicerol. Al lavar con agua, se procede a un proceso

de neutralización (acidif icación) empleando ácido hidroclor ídrico [22] o principalmente,

ácido fosfórico. La solución de glicerina neutralizada presenta tres fases de inmiscibilidad,

que contienen precipitados de glicerol y ácidos grasos más glicerol. Los precipitados se

f iltran y el glicerol restante se retira mediante una separación de fases, culminando el

proceso de purif icación del mismo.

• Biodiesel El biodiesel es biodegradable en solución acuosa, el 95% desaparece en 28 días y tiene

un punto de inf lamación de 150ºC, 100º mayor que el diesel petroquímico. Cont iene 11%

de oxígeno en peso, tiene presencia casi nula de aromáticos y no contiene azufre, por lo

que puede extender la vida út il de motores por sus cualidades lubricantes. El biodiesel es

el único combustible alternativo en cumplir con los requisitos de la Agencia de Protección

Ambiental (EPA), funciona en cualquier motor diesel convencional y al igual que este,

18 

 

puede almacenarse puro o en mezcla, siendo la más común B20 (20% v/v biodiesel y

80% v/v diesel de petróleo). La combustión de biodiesel dis minuye en 90% la cantidad de

hidrocarburos totales no quemados, y proporciona significativas reducciones en la

emanación de partículas y de monóxido de carbono [4]. Igualmente, el b iodiesel es seguro

de manejar, transportar y consumir. El encendido, rendimiento y torque del motor se

mantienen prácticamente en sus valores normales [3].

Hoy en día se están realizando diferentes estudios sobre las propiedades del biodiesel y

se ha encontrado que puede presentar algunos inconvenientes. Dependiendo del tipo de

motor, puede generarse un leve incremento en óxidos de nitrógeno [4]. Además, el

biodiesel genera problemas en el motor cuando hay bajas temperaturas. Esta dif icultad se

ref leja cuando se trabaja con B20 o proporciones mayores del biocombustible mezclado

en el d iesel [18]. No obstante, a pesar de los problemas que se tienen al emplear

biodiesel como carburante se calcula que el requerimiento energét ico para la planta del

biocombustible es menor en aproximadamente un 30% [34] con respecto al requerimiento

energético de una planta de diesel convencional.

3.1.2 Catalizadores

Los catalizadores empleados en esta reacción pueden ser enzimáticos, ácidos o básicos,

cada uno con ventajas e inconvenientes respecto al otro. Los catalizadores enzimáticos

son rara vez usados debido a su poca ef iciencia ya que requieren un tiempo de reacción

mucho mayor que los sistemas con otro tipo de catalizadores [5,19]. Cabe anotar que la

reacción también puede tener lugar sin el uso de un catalizador pero bajo condiciones en

el cual el alcohol está en estado supercrítico [19].

Al emplear catalizadores homogéneos se producen emulsiones que dif icultan la

separación de los productos (si el catalizador es básico) y los equipos pueden dañarse

por corrosión (si el catalizador es ácido). Adicionalmente, al retirar el catalizador

homogéneo del biodiesel se incurre en un proceso costoso, por lo que el uso de

catalizadores heterogéneos ha empezado a desarrollarse. Si se utiliza un catalizador

heterogéneo estos costos de separación se reducen, además el catalizador puede ser

19 

 

reutilizado o usado en sistemas con alcoholes de cadenas largas, en donde los

catalizadores homogéneos son inactivos [9].

Catalizadores Básicos

Este t ipo de catalizador es el más común porque la velocidad de producción es más

rápida y las condiciones de reacción son moderadas. Su uso ha sido aplicado no sólo en

laboratorios sino a nivel industrial [5,21]. Sin embargo, su utilización en la

transesterif icación puede producir jabones en presencia de agua, y los ácidos grasos

libres pueden reaccionar con el catalizador para producir agua y más jabón. La

saponif icación no sólo consume el catalizador básico sino que los jabones resultantes

forman emulsiones que crean dif icultades en la purif icación de biodiesel, y su formación

disminuye la producción del biocombustible. Este catalizador es altamente sensible a la

pureza de los reactantes, tanto agua como ácidos libres, por lo que es necesario

garantizar un aceite de alta calidad para evitar pre-tratamientos extensivos.

El hidróxido de potasio y el hidróxido de sodio son los catalizadores alcalinos usuales,

pero este último puede causar la formación de varios productos secundarios,

especialmente sales de sodio que deben ser tratadas como desechos. Al usar hidróxido

de potasio pueden darse dos reacciones paralelas: la neutralización de los ácidos grasos

libres y la saponif icación de trig licéridos; no obstante este catalizador tiene la ventaja que,

al final de la reacción, la mezcla resultante puede ser neutralizada con ácido fosfórico

para producir fosfato de potasio, un fertilizante. Hay que tener en cuenta que la reacción

llevada a cabo por estos medios conlleva a un alto consumo de energía, un incremento

signif icativo en el costo de equipos y medidas preventivas de seguridad en el proceso

[5,19,23].

Catalizadores Ácidos

Este tipo de catalizadores son indiferentes a los ácidos grasos libres de la materia prima

[5] por lo que puede generar una reducción de costos a la hora de adquirir el aceite

vegetal, pero cabe resaltar que estos si son sensibles al contenido de agua. La

transesterif icación catalizada por medios ácidos es mucho más lenta que aquella que

20 

 

reacciona con medios alcalinos, y necesita condiciones de temperatura y presión

extremas [11]. No obstante, las reacciones paralelas de saponificación se evitan, y

consecuentemente, se puede prescindir del paso de pretratamiento de los ácidos grasos

libres [5,23].

A nivel de laboratorio, la reacción se lleva a cabo usando ácido sulfúrico puesto que el

proceso de producción de biodiesel ut ilizando catalizadores ácidos ha sido limitado; hasta

el momento no existen plantas comerciales que reporten su empleo [21].

Catalizadores enzimáticos

Los biocatalizadores han surgido como alternat iva al uso de catalizadores orgánicos e

inorgánicos. Estos son enzimas, generalmente lipasas soportadas en un material

carbonoso que tienen la capacidad de catalizar la reacción de transesterif icación en

presencia de pequeñas cantidades de agua. Estos biocatalizadores además de presentar

una tasa elevada de conversión de biodiesel y un producto más puro que con otros

catalizadores, conllevan a un proceso más limpio de producción de biodiesel puesto que

es innecesaria la purif icación del producto o la descontaminación de aguas. Sin embargo,

el alto costo de la enzima cohíbe la propagación de este método en la industria, a pesar

que su inmovilización en soportes hace que los sitios de activación estén mejor ubicados

permitiendo así una mayor conversión [12].

3.2 Situación Actual del Biodiesel en Colombia

La producción de combustibles fósiles a nivel mundial según algunos estudios realizados,

tendrá un máximo desarrollo entre el 2010-2020; a partir de ese año se presentará un

decrecimiento que traerá como consecuencia el aumento de los precios por su escasez

[1]. En Colombia, es necesario buscar alternativas que permitan contrarrestar estos

pronósticos debido a que a corto plazo (aproximadamente 2 años) va a ser necesaria la

importación de petróleo [24]; este comportamiento se ve ref lejado en la Gráf ica 1 donde

se muestra como la producción, exportación y las reservas del país han venido

decayendo entre 1998 y 2005 de manera signif icativa.

21 

 

Por esta razón, al ser un país agrícola, Colombia está buscando posicionarse como un

gran productor y exportador de biocombustibles pues cuenta con las materias primas

necesarias para su producción [24].

Gráfica 1. Producción y exportación de petróleo según las reservas del país [25]

3.2.1 Economía de los cult ivos de aceite

Una de las opciones para la fabricación de biocombustibles es la producción de biodiesel,

el cual t iene como materia prima el aceite de palma. El cult ivo de esta planta a nivel

mundial está alrededor de 5 millones de hectáreas, siendo Indonesia y Malasia los

principales productores, cada uno con una participación de 42.6% y 43.4%

respectivamente. Colombia a nivel mundial se posiciona como el quinto productor con el

1.9% y en América como el primero con un 35.9% de participación [1].

a) b)

Gráfica 2. Participación de Colombia en la producción de aceite de palma a nivel: a) Mundial, b) América [26]

22 

 

Entre tanto, hay que tener en cuenta que el cultivo para la obtención de aceite de palma

representa una alta inversión, restringiendo as í el número de productores. Es por esto que

se han llevado a cabo medidas por parte del Ministerio de Agricultura y Desarrollo rural

junto con el Banco Mundial, subsidiando a pequeños productores de tal forma que se

aumente la producción y así producir biodiesel para disminuir la escasez de combustible

que se pueda llegar a presentar en un futuro [27]. En la última década en Colombia se ha

llegado a trip licar el área de siembras en términos de hectáreas como se observa en la

siguiente gráf ica.

Gráfica 3. Siembra de palma por décadas [26]

En términos de área total sembrada acumulada, se cuenta con 364.343 hectáreas [25]

distribuidas en cuatro zonas productivas: norte, centro, occidental y oriental. Los

departamentos que tienen siembras más signif icativas son: Meta, Cesar, Santander,

Magdalena, Nariño, Casanare, Bolívar, Cundinamarca y Norte de Santander.

Según el balance económico desarrollado por Fedepalma para el primer semestre del

2008, la producción nacional de crudo fue de 441.224 toneladas, la cual tuvo un aumento

del 9% en comparación con el mis mo periodo del 2007 (ver Tabla 4). La participación del

segundo trimestre en la producción semestral aumentó un 3% llegando a 49% en el 2008.

Tabla 4. Producción de aceite de palma crudo en el primer semestre de 2006-2008 [28]

Período Miles de toneladas Variación 07/08 2006 2007 2008 Absoluta %

1er Trimestre 205,9 219,2 224,7 9,5 2,5 2do Trimestre 167 185,7 216,5 30,8 16,6 Acumulado 372,9 404,8 441,2 36,4 16,6

23 

 

El balance económico según las zonas productivas mostró que para el 2008:

- Zona Central: tuvo el mejor desempeño, una producción de 151.8 (miles) toneladas

y un crecimiento de 21.5%.

- Zona Norte: producción de 123.1 (miles) toneladas y un crecimiento de 16.1%.

- Zona Occidental: producción de 25.9 (miles) toneladas y un crecimiento de -37%.

- Zona Oriental: producción de 140.4 (miles) toneladas y un crecimiento de 5.8%.

La venta nacional de aceite de palma tuvo un incremento en los meses de febrero y abril,

este aumento se puede explicar por la producción de biodiesel al interior del país. Las

ventas del mercado tradicional (alimentos normales) se mantuvieron constantes mientras

que las de los alimentos balanceados dis minuyeron. Sin embargo, el mercado nacional

del aceite de palma se redujo en un 3% aproximadamente en comparación al mis mo

período del año anterior [28].

Las exportaciones del aceite de palma crudo y de los productos procesados aumentaron

en comparación de los años anteriores en un 9.5% y 37.6% respectivamente (Tabla 5).

Europa sigue siendo el principal receptor de exportaciones de aceite de palma colombiana

con el 61.8%, mientras que A mérica recibe aproximadamente un 30% de las

exportaciones (ver Gráf ica 4). Tabla 5. Exportación de aceite de palma (en miles de toneladas) en el primer trimestre de 2006-2008

[28]

Concepto Enero-Junio Variación 07/08 2006 2007 2008 Absoluta %

Aceite de palma crudo 111,1 124,4 136,2 11,9 9,5 Aceite de palma para otro consumo 26,2 28,7 39,5 10,8 37,6 Total 137,3 153 175,7 22,7 14,8

Gráfica 4. Distribución de las exportaciones en el mundo. Primer trimestre de 2008 [28]

24 

 

3.2.2 Producción de Biodiesel

A nivel mundial se observó un aumento en la producción entre el 2000 y el 2004. Europa

occidental posee el mayor porcentaje de desarrollo del biocombustible y Europa oriental e l

de menor, como se aprecia en la Gráfica 5. Este incremento en la producción refleja la

necesidad de Colombia de entrar en el negocio de los biocombustibles, de ahí el apoyo y

los incentivos que el Gobierno está generando frente al tema.

Al ser el Biodiesel la nueva alternat iva para el posicionamiento de Colombia frente al

mundo en el tema de biocombustibles, se han diseñado y se están desarrollando

diferentes plantas para la producción del mis mo. En las Tablas 6 y 7 se observa la región,

los inversionistas, la capacidad de las plantas y la fecha en la que entran en operación las

plantas en construcción y en proceso de estudio.

Producción Mundial de Biodiesel

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004

Año

Producción de Biodiesel 

(miles ton) Mundo

Europa Occidental

As ia

Norte America

Europa Orien ta l

Gráfica 5. Comportamiento de la producción mundial de Biodiesel (en miles de toneladas) [29]

Tabla 6. Plantas en construcción en el país [26]

Región Inversionista Capacidad (Tons/año)

Fecha de entrada Año 2007

Norte Oleof lores S.A. 50000 Marzo-Junio Norte Biocombustibles Sostenibles del Caribe S.A. 100000 Septiembre Norte Odin Energy Santa Marta Corp. 36000 Octubre Oriental Biocastilla S.A. 35000 Nov iembre Oriental Bio D S.A. 1000 Diciembre

25 

 

Tabla 7. Plantas de producción en estudio en Colombia [26] En el 2008 se proyectó una producción de más de 900 mil litros diar ios de biodiesel al

cumplir con los proyectos establecidos para ese año, logrando posicionar a Colombia

como el primer productor de Biodiesel en Lat ino América [25]. Al f inal, se espera que las

plantas de producción generen aproximadamente 2 millones de litros diarios del

biocombustible.

El principal inconveniente económico del biodiesel es el costo de la materia pr ima, pues

este equivale al 70% del precio del biocombustible. En consecuencia, el gobierno ha

estimulado la producción de aceite de palma eximiendo a los productores del pago de

impuestos para así disminuir el precio final del mis mo [4]. La Ley 934 de 2004 estableció

que los biocombustibles de origen vegetal o animal para uso en motores diesel quedan

exentos del impuesto a las ventas (Artículo 8) y del impuesto global al ACPM (artículo 9)

[32].

3.2.3 Marco Legal

La siguiente tabla muestra de forma general cuál es la legislación que rige a Colombia

frente a la producción de Biodiesel. Está tabla fue elaborada con base en la información

legal que presenta Fedepalma en su página w eb [1].

Tabla 8. Marco Legal del biodiesel en Colombia

Normatividad Descripción Ley 939 - 2004 Estímulo para la producción y comercialización de biocombustibles de

origen v egetal o animal para uso en motores diesel. a. A partir del 1 de enero del 2008 se deberá utilizar en todo el

territorio nacional B-5. b. El biodiesel no pagará los impuestos que gravan al diesel.

Ley 1083 - 2006 Normas sobre la planeación urbana sostenible y el beneficio de circulación para vehículos que funcionen con combustibles limpios.

Ley 1028 - 2006 Código Penal por el apoderamiento ilegal de hidrocarburos, deriv ados y

Región Inversionista Capacidad (Tons/año)

Fecha de entrada Año 2007

Central Ecopetrol 100000 Julio Oriental Aceites Manuelita S.A. 100000 Agosto Occidental Biodiesel de Colombia S.A. 100000 Agosto Norte Biocosta S.A. 100000 Agosto

26 

 

biocombustibles que se encuentren puros o en mezclas. Decreto No. 2629 - 2007 Disposiciones para promover el uso de biocombustibles en el país, así

como medidas para los que lo utilicen como combustible. Resolución 182142 - 2007 Normas para el registro de productores y/o importadores de

biocombustibles para uso en motores diesel y se establecen otras disposiciones en relación con su mezcla con el ACPM del origen f ósil.

Resolución 182087 - 2007 Modificación de los criterios de calidad de los biocombustibles para su uso como componente de la mezcla con el diesel en procesos de combustión.

Resolución 181780 - 2005 Estructura de los precios del ACPM mezclado con biocombustible para uso en motores diesel.

Resolución 180158 - 2007 Establece cuales deben ser los combustibles limpios según los límites máximos de emisión.

3.2.4 Perspectivas del impacto social

En general los biocombustibles son un punto álgido de debate alrededor del mundo:

existen exponentes de las bondades de los mismos y cómo su implementación a gran

escala genera impactos positivos para la economía, el medio ambiente y la sociedad. En

contraste se encuentran discursos que censuran los biocarburantes porque, a pesar del

balance posit ivo en materia ambiental, las consecuencias que conllevan a nivel social son

nefastas. El caso de los biocombustibles es entonces, un tema que abarca muchos

enfoques y no deben ser ignorados; al contrario, deben ser analizados en conjunto para

adaptar las condiciones actuales colombianas y abrir paso a esta nueva industria que

puede acarrear efectos tanto favorables como perjudiciales.

Existe cierto consenso en la literatura en cuanto a que estos efectos -benéf icos o nocivos-

derivados de los biocombustibles están directamente relacionados con sus condiciones de

producción. Si las políticas de producción de biocombustibles son encaminadas a

pequeña escala y se garantiza la distribución equitativa de los benef icios se podrá

impulsar las cooperat ivas de productores rurales y benef iciar a los campesinos que

proveen la materia prima. De todas maneras, estudios a nivel internacional resaltan que la

industria mundial no parece dirigirse en este sent ido. El Departamento Británico para el

Desarrollo Internacional plantea que las polít icas que rigen el desarrollo actual de los

biocombustibles están dirigidas a una alta rentabilidad que recae en empleo poco

calif icado, mal remunerado y además una dis minución en la generación del mis mo [35].

27 

 

En Colombia, estudios realizados por el Ministerio de Agricultura y Desarrollo Rural

predicen que el desarrollo de los proyectos de producción de Biodiesel a partir de aceite

de palma permitirá mejorar el b ienestar de los campesinos ya que cada planta generará

un gran número de empleos. En el sector agrícola por ejemplo, las 364.343 hectáreas

sembradas actualmente generan 98.372 empleos, pero si se siembra el 100% de tierras

aptas para el cultivo, se favorecerá la creación de 883.787 trabajos [25]. Este incremento

potencial de empleos resultaría en una disminución considerable de la tasa de desempleo

actual e indirectamente, en el desplazamiento masivo de los campesinos a las zonas

urbanas.

Algunas organizaciones no gubernamentales se oponen al uso de biocombustibles a nivel

mundial debido a la fuerte polémica referente a los cultivos alimenticios que se destinan a

la producción de carburantes. En Estados Unidos por ejemplo, se está empleando como

mater ia prima de Bioetanol los excedentes de producción de maíz; de esta manera,

argumenta el Departamento de Agricultura, se mantienen los precios de maíz en el

mercado mundial. Ante la posición americana y de otros países industrializados que

comparten el mismo interés, la ONU declaró que existe un riesgo del aumento de los

precios de los productos básicos, amenazando su acceso a los más pobres que ya

dedican una gran proporción de sus ingresos para alimentarse. A pesar que esta entidad

aplaude la producción de biocombustibles como un método efectivo para limitar el cambio

climático, al mis mo tiempo considera inaceptable que se ponga en peligro el derecho a la

alimentación humana. En el contexto colombiano, es dif ícil estimar el impacto actual de la

producción de biocombustibles sobre el precio de alimentos puesto que su producción es

limitada en la actualidad. De todas maneras se ha señalado el aumento en los precios de

productos importados como maíz y tr igo, y nacionales como panela, azúcar y yuca [36], y

se insinúa que los biocombustibles son indirectamente responsables de este

comportamiento.

Finalmente, el otro aspecto que ha sido fuertemente debatido hace referencia a los

benef icios ambientales que tienen los biocombustibles, argumentando en algunos casos

que para la extracción de materia prima existen cambios en el uso del suelo,

deforestación, entre otros. Este últ imo punto en particular ha sido el foco de atención en

28 

 

Colombia puesto que se ha reportado que en zonas como el Chocó, que gozan de

biodiversidad exuberante, se ha presentado una expansión signif icativa para el cultivo de

palma de aceite. En ocasiones esta expansión incurre en actos de violencia y

desplazamiento que han sido ligados a los vínculos de los paramilitares con la industria

del aceite de palma. Precisamente, una buena parte de las críticas a los combustibles en

Colombia proviene de comunidades campesinas y ONG que denuncian estas situaciones

de violencia en algunas zonas con cultivos de palma africana. No obstante, crít icos alegan

que esta situación no se puede generalizar a todos los palmicultores y además resaltan

que estos hechos tienen una relación directa con el conf licto interno [36].

29 

 

4. PROCESO DE PRODUCCIÓN DE BIODIESEL A PARTIR DE A CEITE DE PALMA

4.1. Descripción general

A grandes rasgos el proceso para la producción de biodiesel a partir de aceite de palma

se resume en el siguiente párrafo:

Se recoge el f ruto de la palma africana y se lleva a una unidad de extracción mecánica de

donde se obtiene el aceite. Este aceite natural no es triglicérido puro pues contiene otros

componentes como ácidos grasos libres, fosfolípidos, tocofenoles, carotenos y esteroides,

cuya presencia no permite cumplir con las especif icaciones técnicas del biodiesel [2].Por

este motivo es necesario realizar un pre-tratamiento que garantice una baja concentración

de ácidos grasos libres y la especif icación deseada de triglicéridos. El aceite ref inado se

lleva a un reactor donde se da lugar a la reacción de transesterif icación para producir una

mezcla heterogénea: una fase liviana que contiene los ésteres con algo de alcohol y una

fase pesada compuesta por glicerina con algunos ácidos grasos y alcohol. Posteriormente

es fundamental separar las dos fases para obtener el biodiesel y la glicerina pura. La fase

liviana pasa a una torre de destilación, luego se neutraliza el catalizador remanente en el

éster y se lava para removerle las sales y jabones que contenga. La fase pesada es

llevada a un proceso de doble ref inación para en uno, remover ácidos grasos, y en otro,

remover el alcohol restante. El alcohol obtenido anteriormente se purif ica para ser

recirculado en el proceso. En la Gráf ica 6, se puede observar el diagrama de bloques que

describe el proceso nombrado.

30 

 

Gráfica 6. Proceso de producción de biodiesel a partir de Aceite de Palma [30]

4.2. Proceso de la planta piloto de Corpodib [32]

Corpodib (Corporación para el Desarrollo Industrial de la Biotecnología y Producción

Limpia) es una entidad que cuenta con una planta piloto de producción de

biocombustibles, localizada en la Universidad Agraria de Colombia sede Bogotá. Esta

corporación facilitó los datos de esta planta para el desarrollo del proyecto.

El proceso que realiza Corpodib para la producción de biodiesel utiliza en su elaboración

aceite sólido de palma, KOH como catalizador y etanol como el alcohol reaccionante.

In icialmente el aceite sólido se funde a 60°C, luego se eleva su temperatura hasta 100°C

y se enfría hasta temperatura de fundición, esto con el f in de hacer el pre tratamiento a la

mater ia prima. El catalizador se activa agregando etanol y disolviéndolo en solución para

dar lugar a una reacción homogénea.

Para la reacción se emplea un reactor Batch con capacidad de 4 litros, el cual opera a

presión atmosférica y temperatura entre 78-80°C. A esta unidad se carga aceite y alcohol

manteniendo una relación molar 6:1 de etanol con respecto al aceite vegetal. El etanol

31 

 

anhidro alimentado es de 99.8% y reacciona en presencia del KOH, cuya composición es

1% w t con respecto al aceite. El reactor opera a ref lujo total durante unas 2 horas

manteniendo la velocidad de mezcla a 600 rpm; adicionalmente, la unidad cuenta con una

chaqueta para regular la temperatura, cuyo líquido de enfriamiento (agua) se encuentra

entre 35 y 40°C. En la Tabla 9 se presentan las cantidades base de la planta piloto.

Tabla 9. Materia prima, reactivos y producto terminado Batch Materia Prima / Producto Unidad Cantidad Aceite Vegetal Kg 27 Etanol Lt – Kg 11.13 – 8.8 Hidróxido de Potasio Kg 0.27 Biodiesel Kg 28.46 Glicerina Kg 2.93 Exceso de etanol Kg 4.4

La corriente de vapor que sale del reactor pasa a un condensador para recuperar el

alcohol. En esta unidad se lleva la mezcla a 95°C, se condensa y se recircula a la unidad

de activación del catalizador. Para separar el producto deseado, es decir la fase líquida

del reactor, se debe decantar para retirar glicerol del biodiesel producido. Posteriormente

el biocombustible se lava con ácido cítrico al 1% w t y agua a 80°C, de esta manera se

retiran los rastros de catalizador presentes. La solución de lavado se retira y se evapora la

mezcla resultante para eliminar el agua remanente. Por último el producto se pasa por un

f iltro en bolsa para luego ser almacenado.

Gráfica 7. Proceso de producción de biodiesel a partir de Aceite de Palma en la planta piloto de Corpodib

32 

 

4.3. Proceso propuesto por Zhang

Zhang y otros [5] desarrollaron en el año 2003 un proceso para la obtención de biodiesel a

partir de aceite de palma y aceite gastado de cocina. Este procedimiento fue simulado

teniendo en cuenta las diferentes materias primas y catalizadores ácidos y básicos para la

obtención del combustible. A partir de este modelamiento numérico se tuvo un precedente

para la producción de FAME a nivel industrial, y es el caso base que emplea Velosa [2] en

su proyecto de grado cuyo resultado f inal es la optimización teórica de la simulación.

El proceso simulado consiste en una preesterif icación llevada a cabo en un reactor de

lecho f ijo a una temperatura entre 60 y 80ºC con un catalizador de t ipo heterogéneo.

Seguidamente se separa el agua que se forma en la reacción por medio de una

destilación, y para f inalizar el pretratamiento se realiza un proceso de desgomado

(hidratación del biodiesel con agua a 70ºC) con el f in de activar el catalizador escogido,

NaOH.

En cuanto a la reacción de transesterificación, se emplean dos CSTR de capacidad de

2400 litros, los cuales operan a 400 KPa y 80ºC de temperatura. La relación molar

establecida del metanol con respecto al aceite de palma es de 7,3:1, y el catalizador se

prepara a la mis ma concentración de la planta piloto de Corpodib, 1% w t. El t iempo de

resistencia obtenido fue de 1.5 horas.

El metanol es recuperado mediante una columna de destilación de cinco platos teóricos

que opera con un condensador total y una tasa de ref lujo molar de 2. Por otro lado, el

biodiesel es separado del glicerol, catalizador y rastros de metanol empleando una

columna de lavado con cuatro platos teóricos. Esta torre funciona con agua a 25ºC y se

ha sugerido emplear agua suave para minimizar el potencial de transferencia de

minerales [2].

Después de realizar el lavado, tanto el biocombustible como el glicerol son sometidos a un

proceso de purif icación con el f in de aprovechar al máximo los productos de la reacción.

El FA ME pasa por una torre de destilación de cuatro platos teóricos, condensador parcial

y ref lujo molar de 2. El glicerol también es purif icado con una columna de los mismos

33 

 

platos teóricos y ref lujo molar, sólo que el condensador implementado en esta fase es

total. La siguiente gráf ica ilustra resumidamente la simulación llevada a cabo

anteriormente.

Gráfica 8. Proceso de producción de biodiesel a partir de Aceite de Palma propuesto por Zhang y simulado por Velosa [2]

34 

 

5. EVALUACIÓN ECONÓMICA DE LA PLANTA COLOMBIANA CORPODIB

Además de la planta piloto que Corpodib tiene en la Universidad Agraria, esta entidad

realizó un estudio en el año 2003 [32] para la ejecución de una planta colombiana de

producción de Biodiesel a partir de aceite de palma a nivel industrial, con una producción

de 150.000 Ton/año. Esta investigación centró una parte de sus análisis al aspecto

económico de la implementación industrial de la misma, que, aunque tiene diferencias a

nivel de proceso con la planta piloto, funciona como base para un estudio económico

preliminar.

En esta evaluación económica se consideran diferentes componentes involucrados en la

inversión inicial y costos de operación. Se hizo un cálculo de inversión de capital que se

determina por los equipos de proceso utilizados y el costo de capital. Además se

estimaron los costos f ijos y variables de operación, y f inalmente se realizó un análisis de

sensibilidad para las ocho variables f inancieras más determinantes en la tasa interna de

retorno, junto a cuatro variables técnicas para observar su inf luencia. En consecuencia, se

calculó el valor de la TIR variando la ut ilidad (equity), el precio de venta del biodiesel, el

costo del aceite, el costo del metanol, los costos de transporte, el valor de venta del

glicerol, el año de cancelación del préstamo, la inversión inicial y los costos de operación.

Las variables técnicas que inf luyeron en este análisis son la relación molar metanol/ácidos

grasos libres en el reactor de esterificación, la relación molar en el primer reactor de

transesterif icación, la conversión de los ácidos grasos libres y la conversión de aceite a

biodiesel [32].

La importancia de este estudio radica en que los resultados obtenidos por Corpodib serán

35 

 

comparados con las conclusiones de la evaluación económica que se desarrollarán en las

secciones 7.3 y 8.2 del presente documento. Por esta razón es necesario enunciar los

resultados más importantes de esta evaluación preliminar, en la cual se llegó a las

siguientes conclusiones:

- El 76% de los costos de producción de biodiesel corresponde a los costos de aceite

de palma crudo

- El precio de venta del biodiesel es determinante en la factibilidad del proyecto, porque

el aumento en un dólar por tonelada para el b iodiesel eleva la tasa interna de retorno

(TIR) en 0,9 puntos

- El metanol no t iene un efecto tan marcado en la rentabilidad del proyecto: por cada

diez dólares por tonelada de aumento en su precio, se reducen 0,9 puntos del TIR.

- Para el caso de la relación molar metanol/aceite, la TIR decrece a medida que esta

relación aumenta puesto que al utilizarse un mayor exceso, el volumen del reactor es

mayor y la cantidad de catalizador también aumenta, al igual que los costos de

operación.

Este mis mo análisis se realizó utilizando etanol como alcohol reactivo y aunque en

general las conclusiones son las mismas, las diferencias encontradas se ref ieren a

porcentajes y datos específ icos. Estos se explican a continuación:

- El porcentaje de los costos de la materia prima que corresponde al total de los costos

de producción del biodiesel corresponde al 68%.

- El precio de venta del biodiesel es determinante en la factibilidad del proyecto, porque

el aumento en un dólar por tonelada para el biodiesel eleva la tasa interna de retorno

(TIR) en 0,7 puntos

- Aunque el etanol no tiene un efecto tan marcado en la rentabilidad del proyecto, por

cada diez dólares por tonelada del mis mo se reducen 1.21 de la TIR.

- Tabla 10. Comparación económica dependiente de la materia prima empleada

Parámetros Metanol Etanol Costos de Equipos (US$) 5.810.300 6.145.500 Costos directos e indirectos (US$) 16.416.900 17.362.200 VPN 7.415.700 8.508.800 TIR % 24,41 25,27

36 

 

6. SIMULACIÓN DE CASO BASE

El objet ivo de este proyecto es buscar la mejor opción para la producción de biodiesel

comparando el proceso estipulado por Zhang con la planta colombiana, para as í realizar

recomendaciones adecuadas a los productores nacionales que pueden ser realizadas sin

modif icaciones mayores en sus instalaciones. Para lograr este cometido se hizo uso de la

simulación, herramienta ampliamente utilizada por los ingenieros químicos que permite

interpretar diagramas de f lujo, identif icar problemas y predecir el desempeño de los

procesos [2].

La simulación hecha por Velosa y las creadas durante la realización de este proyecto se

llevaron a cabo mediante el uso del softw are Aspen Plus® 2006 y 2007, respectivamente.

Este simulador de estado estacionario que utiliza los algoritmos de resolución Broyden,

Wegstein, Newton, secante y directo, permite la resolución simultánea de ecuaciones

provenientes de balances de materia, balances de energía y ecuaciones de diseño de los

equipos. El modelo termodinámico empleado en cada una de las simulaciones es NRTL y

UNIFAC como modelo secundario; su escogencia radica en las características polares de

cada uno de los componentes involucrados. NRTL es un modelo usado para la predicción

de coef icientes de actividad de sustancias cuando las presiones de operación son

menores a 1000 KPa, y permite evaluar el equilibrio líquido-líquido y líquido-vapor.

El primer paso para el desarrollo de la optimización de la planta consiste en ajustar la

simulación basada en el proceso descrito por Zhang a las condiciones de la planta piloto.

Por esta razón de acuerdo a los procesos anteriormente nombrados se eligieron las

condiciones para una planta industria l determinándolas de la siguiente manera:

En la sección del pre tratamiento del aceite se usa como catalizador NaOH debido a que

37 

 

el usado por Corpodib, KOH, requiere un mayor volumen para obtener la mis ma

conversión generando mayores gastos [31]. Adicionalmente la soda cáustica es el

catalizador más usado en la industria de producción de biodiesel.

Para el paso de la reacción, haciendo una comparación de los dos alcoholes

implementados (metanol y etanol) se encontró que la mejor opción es el metanol, debido

a que su costo es menor a pesar que este debe ser importado; además por su pequeño

volumen molecular se reducen los impedimentos estéricos en la reacción con el aceite de

palma, lo cual se ve ref lejado en una velocidad de reacción más alta en comparación con

otros alcoholes [32]. Sin embargo, el metanol se origina a partir del gas natural haciendo

que el biodiesel no sea del todo un recurso renovable ya que su origen sigue siendo fósil

como la gasolina. Con respecto al etanol, la literatura reporta que el uso de este alcohol

hace que la recuperación del mismo en el proceso sea más complicada por el azeótropo

que forma con el agua [33]. Asimis mo, su precio es casi el doble que el del alcohol

metílico. No obstante, el etanol puede elaborarse localmente por fermentación de

biomasa, caña de azúcar, yuca y otros insumos agrícolas. El empleo de este favorece la

reducción de las emisiones de CO2 y al implementarse industria lmente, se puede

desarrollar una planta con el Mecanis mo de Desarrollo Limpio MDL del protocolo de Kioto

[32]. Para la opt imización operativa y económica de la planta de biodiesel se contempla el

empleo de metanol como reactivo para la transesterif icación pero el etanol será evaluado

únicamente cuando la función objet ivo sea de tipo económico debido a las razones

explicadas anteriormente.

Otro punto def inido en este paso es la relación alcohol-aceite ya que esta afecta la

ef iciencia del proceso; por ende se va a emplear una relación mínima de 6:1 tal como lo

desarrolla Corpodib, con el f in de desplazar el equilibrio de la reacción hacia los

productos. Esta relación se ha encontrado en la literatura como una proporción ópt ima

[18,23]; por lo tanto se realiza la simulación con este valor y la relación 7,3:1

proporcionada por Velosa para compararlos entre sí. Es importante resaltar que las

condiciones del reactor corresponden a las usadas en la planta piloto (presión atmosférica

y 80°C).

38 

 

A excepción de la unidad de purif icación de glicerol, la continuación del proceso tiene las

mismas unidades y condiciones de operación propuestas por Velosa puesto que esta

conf iguración se asemeja más a la realidad industrial colombiana. De esta manera, el

proceso de purif icación de glicerol es modif icado y representa una etapa importante en la

evaluación económica de la planta puesto que puede generar un valor agregado en la

rentabilidad de la misma. La configuración de esta etapa se realizó tomando como base el

proceso usado en la planta piloto de Corpodib y un estudio hecho por la mis ma entidad.

Esta investigación [32] trata de la implementación de una planta colombiana de

producción de Biodiesel a partir de aceite de palma a nivel industrial, con una producción

de 150.000 Ton/año. Con estos datos, la sección de purif icación del glicerol fue alterada

de la siguiente manera (ver Gráfica 9).

 Gráfica 9. Esquema del ajuste de la simulación en la sección de purificación del glicerol.

El g licerol proveniente de la torre de lavado no pasa directamente al reactor de

neutralización sino que se envía a un evaporador que opera a 167ºC y 50,66 KPa con el

f in de evaporar el metanol no recuperado y agua formada durante la reacción de

neutralización. El ef luente líquido del evaporador es alimentado al reactor de

neutralización que opera a 60ºC y 111,46 KPa, donde reacciona con 0,25 kmol/h de ácido

clorhídrico. De aquí se retira la sal formada del catalizador, y la mezcla restante se envía

a otra unidad de evaporación cuyas condiciones de operación son 105ºC y 50,66 KPa. En

esta unidad el glicerol sale por la corriente inferior con una pureza del 93,6% mientras que

el ef luente vaporizado se considera como desecho del proceso. En el Anexo 1 se

encuentra el diagrama de la simulación ajustada y en el Anexo 2 el balance de masa

obtenido de acuerdo a los parámetros descritos previamente.

39 

 

7. OPTIMIZACIÓN

La optimización se def ine como el uso de métodos específ icos para determinar la solución

más ef iciente y rentable a un problema o diseño de un proceso. Esta técnica es una de las

herramientas cuantitativas más importantes en la toma de decisiones a nivel industrial. El

objetivo de esta metodología consiste en determinar las magnitudes de las variables de

proceso que producen el mejor valor del criterio de desempeño (función objet ivo en otras

palabras). En ingenier ía la optimización se utiliza, por ejemplo, para mejorar el diseño

inicial de equipos y aumentar la operación de ese equipo una vez está instalado, con el f in

de alcanzar la producción más grande, la mayor ganancia, el costo mínimo, el menor uso

de energía, entre otros [37]. Esto demuestra que la función objet ivo que se va a optimizar

puede def inirse de acuerdo a criterios operativos, económicos, de seguridad entre otros, y

por ende los resultados de las variables no son necesariamente los mis mos.

7.1 Método de resolución numérica empleado

La optimización realizada en el softw are Aspen Plus hace uso del algoritmo SQP

(Sequential Quadratic Programming) que involucra la función objetivo y las restricciones.

La característica principal de la simulación de la planta hace referencia a su no linealidad,

por lo que la resolución de este amplio conjunto de ecuaciones se torna complejo al

realizar los cálculos manualmente, por lo que esta operación se hizo directamente en el

software.

El método SQP busca el máximo de una función n-dimensional no lineal donde las n-

variables de las que depende la función están sujetas a restricciones no lineales, sean de

igualdad o desigualdad. Matemáticamente se expresa de la siguiente forma:

40 

 

Maximizar: f(x)

Sujeto a g(x) = b

Este modelo aproxima localmente la función no lineal a cada paso, por una función

cuadrática y las restricciones no lineales por restricciones lineales. Para encontrar el

máximo de una función cuadrática con restricciones lineales se utiliza el método de

Newton o de conjunto activo. Una vez encontrado el máximo se aproxima de nuevo la

función y las restricciones en torno a un nuevo punto dando un nuevo paso [38].

7.2 Optimización operativa

7.2.1 Restricciones

Para la optimización operat iva se def ine como función objet ivo, la producción de biodiesel

y glicerol. Las restricciones que se tienen en cuenta para la resolución del problema de

optimización son las ecuaciones de cada uno de los equipos (restricciones de igualdad) y

adicionalmente, la pureza de FAME para su comercialización (restricciones de

desigualdad). Esta pureza debe ser mayor al 99,6 w t% de acuerdo a la norma ASTM D

6751 para la exportación de biodiesel a Estados Unidos, y para autoabastecimiento,

según la norma NTC 5444, este porcentaje es de 99,5 w t%. Sin embargo, se escoge el

primer porcentaje como restricción principal por satisfacer las condiciones del mercado

nacional y global.

Otra restricción que se tuvo en cuenta para la optimización es el no exceder las

temperaturas de descomposición térmica del FA ME y el glicerol, que son 250 y 150ºC

respectivamente. Esta condición fue necesaria especialmente para la purif icación de

glicerol y las temperaturas de los evaporadores de esta sección.

7.2.2 Variables

Corpodib propone en su estudio [32] una conf iguración en la unidad de reacción que

dif iere a la planteada por Zhang. Esta conf iguración consiste en instalar un equipo de

separación (específ icamente decantadores) inmediatamente después de cada uno de los

41 

 

reactores de transesterificación. Inicialmente se evalúa esta secuencia con el f in de

establecer la conf iguración que garantice la mayor cantidad de productos y una vez

establecido este parámetro, se continúa con la opt imización teniendo en cuenta las demás

variables de proceso.

Para establecer las variables que deben ser manipuladas se realiza un estudio pre-

optimal por medio de análisis de sensibilidad que permiten conocer cuáles de los

parámetros involucrados en el proceso tienen mayor inf luencia en la producción de FA ME

y glicerol. Por consiguiente, las variables que se consideraron inicialmente para la

optimización operativa son la temperatura de reacción, la relación de ref lujo y la tasa de

fondos de la torre de purif icación de biodiesel, la relación molar metanol-aceite y el f lujo

de agua en la torre de lavado. En las siguientes gráf icas se contempla el resultado para

cada una de las variables ya nombradas.

a) b)

Gráfica 10. Relación molar vs. Producción de a) FAME b) Glicerol

a)

b)

Gráfica 11. Flujo de Fondos T-401 vs. a) Producción de FAME b) Pureza FAME

42 

 

a) b)

Gráfica 12. Reflujo molar T-401 vs. a) Producción de FAME b) Pureza FAME

a) b)

Gráfica 13. Temperatura Reactor 1 y 2 vs. Producción de a) FAME b) Glicerol

a) b)

Gráfica 14. Flujo de H2O en la torre T-301 vs. Producción de a) FAME b) Glicerol

Con el propósito de asegurar la buena elección de las condiciones de proceso óptimas se

ejecutó la herramienta de Optimización de Aspen Plus 2007 especif icando las

restricciones de pureza antes mencionada y las variables def inidas en el análisis pre-

optimal (sin tener en cuenta la relación molar metanol-aceite).

43 

 

7.3. Opt imización Económica

La optimización realizada al emplear la función objetivo de rendimiento económico se

compone de dos elementos: el costo de capital de inversión que se evalúa mediante la

metodología del costo modular básico [39] y los costos de manufactura. Las restricciones

de igualdad y desigualdad son las mis mas del caso operativo, pero en el vector de

variables de decisión, las variables que no son parametrizadas y que actúan como grados

de libertad son el uso de etanol como materia prima y la presión de operación de los

reactores. La razón de su escogencia radica en observar el efecto que tienen estas dos

variables en la rentabilidad de la planta debido a las diferencias encontradas entre el

proceso industrial y el teórico, y la viabilidad a largo plazo de la obtención de materias

primas.Adicionalmente, se desarrolla la evaluación económica detallada de la planta

desarrollada por Velosa [2] para su comparación con el caso base y los otros análisis

planteados buscando la mejor conf iguraciòn que represente la mayor rentabilidad. Los

resultados de la opt imización se presentan en dólares (US$) usando como tasa de cambio

US$1 = $2.288,64.

Se evalúan tres indicadores f inancieros que permiten determinar la rentabilidad de la

planta en un per íodo de tiempo al invertir una cantidad de dinero, ya que al calcular sólo

uno de ellos no se puede predecir el comportamiento del proyecto. El primer indicador,

VPN (Valor Presente Neto), predice si habrá ganancia después de recuperar el dinero

invertido; el segundo, TIR (Tasa Interna de Retorno), es aquella tasa que hace que el

valor presente neto sea cero, y por último VAE (Valor Anual Equivalente) calcula qué

rendimiento anual uniforme induce la inversión en el proyecto durante el período def inido.

La tasa usada para la evaluación de los métodos fue la TREMA (Tasa de Recuperación

Mínima Aceptada), la cual se expresa en función del riesgo asociado a este tipo de planta

(12%) y la tasa de inf lación (7,67%). El valor resultante es de 19,67%.

En Colombia la tasa imposit iva para la industria es equivalente al 33%, generando una

TREMA después de impuestos de 13.17%, la cual se emplea en la evaluación de la

viabilidad del proyecto.

44 

 

8. RESULTA DOS

8.1 Optimización Operativa Como se observa en las gráf icas 10 a) y b), la relación molar metanol-aceite muestra una

inf luencia más marcada en la producción de glicerol que en la de biodiesel. Aunque en

general la relación molar no inf luye en la producción de FA ME, es necesario incluirlo

como parámetro a variar en la función objetivo puesto que esta variable dif iere en el

proceso de la planta piloto del proceso propuesto por Zhang. En las gráf icas 11 a) y b) se

aprecia que el f lujo de fondos es una variable influyente para la maximización de la

función objetivo pero su efecto en la pureza del biodiesel es nulo. Por otro lado, en las

gráf icas siguientes se observa que tanto el flujo másico del producto de interés como su

pureza están fuertemente relacionados por el ref lujo molar de la columna (ver gráf icas 12

a) y b)). Caso contrario ocurre con la temperatura de reacción, que fue modif icada entre

los valores de operación que emplea la planta piloto (78-80 ºC) y que muestra una

inf luencia casi nula en la producción de FAME y glicerol. Sin embargo, a partir de las

gráf icas 13 a) y b) se conf irma que la temperatura de operación de los reactores R-101 y

R-102 debe ser 80ºC para garantizar una mayor cantidad de los productos deseados. Al

analizar las gráficas 14 a) y b) se inf iere que el f lujo de agua en la torre de separación de

los productos tiene mayor incidencia en el f lujo f inal de glicerol obtenido que el f lujo

másico de Biodiesel.

De este estudio pre-optimal se establece que las condiciones de operación a modif icar

son el ref lujo molar metanol-aceite, el f lujo de agua de la torre de lavado, el ref lujo molar y

la tasa de fondos de la T-401.

8.1.1 Conf iguración Reactor - Separador

Como ya se describió, Corpodib desarrolló un estudio referente a una planta de

producción colombiana que plantea la conf iguración reactor-separador en la sección de

45 

 

transesterif icación buscando obtener una mayor conversión de FAME en el proceso y una

mayor purif icación de glicerol. Así, el estudio plantea que el ef luente del primer reactor

pasa a un separador donde se forman dos fases: la fase pesada, que se lleva a

purif icación, contiene glicerol y metanol como principales componentes, y la liviana, que

se conforma de biodiesel, metanol, glicerol y aceite que no reaccionó. Esta últ ima

corriente es alimentada al segundo reactor donde metanol y catalizador fresco son

agregados [32]. Los resultados obtenidos por este método arrojan un 100% de separación

en cada uno de los equipos de la corriente pesada de la liviana. Cabe resaltar que el

modelo termodinámico escogido para los decantadores es UNIFAC-Dortmund ya que el

empleado en el resto de la simulación no predijo correctamente el equilibrio líquido-líquido

esperado en estas unidades.

Con el f in de comprobar los resultados del estudio, se simuló en Aspen Plus esta

conf iguración usando como equipo de separación un decantador. El diagrama de la

simulación se puede observar en la Gráfica 15.

Gráfica 15. Proceso de producción de biodiesel a partir de Aceite de Palma con la configuración reactor-

separador.

Para el desarrollo de la simulación se tomaron los mismos f lujos másicos del trabajo

desarrollado por Velosa y las condiciones de operación de los reactores fueron

establecidas de acuerdo a los valores empleados en la planta piloto (78ºC y 1 atm). Tal

como se realiza en el estudio, en el segundo reactor se suministra una cantidad extra de

alcohol con catalizador con el propósito de garantizar que el aceite no consumido termine

de reaccionar. Para los decantadores fue necesario hacer un análisis de sensibilidad que

permitiera reconocer la mejor temperatura para la separación a una presión de 1 atm,

46 

 

dato tomado del estudio de Corpodib. Este proceso se hizo de forma simultánea para

ambos decantadores con el f in de encontrar la mejor combinación que maximizara la

función objetivo. Las temperaturas de los decantadores 1 y 2 fueron establecidas a 78.8ºC

y 71.8 ºC respectivamente. De acuerdo a los balances de materia se calculó que la

máxima separación que se obtuvo fue de 100% para el glicerol en el líquido pesado y

99% para el FA ME.

Tabla 11. Porcentaje de separación de Glicerol y FAME en cada decantador.

Componente % Separación Decantador 1 Decantador 2

Glicerol 99,9 100 FAME 99,38 90,34

Dado que el porcentaje de separación es alto, es necesario comparar la producción de

esta conf iguración con la simulada por Velosa para obtener la mayor cantidad de

productos con la menor cantidad de insumos. Este paralelo se puede ver en la Tabla 12.

Tabla 12. Flujos de entrada y salida de cada componente en las dos configuraciones.

Componente Flujos de Entrada (Kg/hr) Flujos de Salida (Kg/hr) Configuración R-S Configuración R-R Configuración R-S Configuración R-R

Metanol 172,73 166,62 ----- ----- Hidróxido de Sodio 21,27 10 ----- ----- Trioleína 1050 1050 ----- ----- Metil etil éster ----- ----- 1014,07 1050,92 Glicerol ----- ----- 104,62 108,85

8.1.2 Relación alcohol – aceite

Con el f in de maximizar la producción de FAME y Glicerol fue necesario variar la relación

molar de alcohol con respecto al aceite dentro del rango de 6 a 7.3, el cual fue def inido

con base en el valor empleado por la planta piloto y el establecido por Velosa.

In icialmente fueron simulados los valores límite para observar el comportamiento de la

producción; posteriormente, para la elección de la mejor relación, se desarrolló un análisis

de sensibilidad entre este intervalo variando el f lujo molar de metanol a la entrada del

proceso. La gráf ica 10 del análisis pre-optimal muestra el comportamiento de las variables

47 

 

a analizar. Con base en los resultados obtenidos, la relación que garantiza la mayor

producción de FAME y de glicerol es de 6:1.

8.1.3 Variables ingresadas al módulo de Optimización

En primera medida se revisó que la simulación base tuviese un balance de masa

coherente para garantizar una simulación sin errores. Al analizar el balance del Anexo 2,

se encontró que a las temperaturas propuestas en el estudio de Corpodib para los

evaporadores de la sección de purif icación de glicerol, no existe separación en el segundo

evaporador a estas condiciones (105°C) y la temperatura del primero excede la restricción

de temperatura de degradación. Por tal motivo, estas fueron modif icadas realizando un

análisis de sensibilidad dentro este rango (105-150°C) para los dos equipos de

evaporación. Como resultado, los evaporadores trabajan a 147 °C.

Posteriormente, se empleó la herramienta de Optimización del simulador con las variables

especif icadas en el Capítulo 7 del presente documento. Este tipo de herramienta

suministra los valores óptimos de cada parámetro teniendo en cuenta las condiciones de

desigualdad ingresadas. Los resultados de la opt imización operat iva son los siguientes:

Tabla 13. Resultados optimización operativa hecha en Aspen Plus

Parámetro Valor Unidad Producción de biodiesel 987.99 kg/hr Pureza biodiesel 99,6 % wt Producción de glicerol 107.57 kg/hr Pureza glicerol 95 % wt Flujo de Agua T-301 18,357 Kg/hr Flujo de Fondos T-401 57 Kg/hr Tasa de Reflujo T-401 4,5123 -----

En el Anexo 3 se encuentra el balance de masa de la simulación optimizada

operativamente.

8.2 Optimización económica

La estimación de costos de capital se llevó a cabo siguiendo los lineamientos establecidos

en la literatura [39], considerando los costos directos e indirectos y aplicando las

correcciones de presión y material necesarios. En la zona de reacción los equipos deben

48 

 

ser construidos en acero inoxidable debido a la presencia del catalizador, mientras que los

otros equipos se diseñan con acero al carbón. El costo modular básico se estima

mediante el empleo de gráf icas para cada uno de los equipos involucrados y fueron

actualizados por medio del índice CEPCI obtenido de la revista Chemical Engineer, en

donde CEPCI1996 = 382 y CEPCI2008 = 618,3. El costo total modular básico corresponde a

la sumatoria del costo modular básico de cada equipo aplicando un factor de 1,18.

La evaluación de los costos de manufactura comprende el cálculo de los costos directos

(gastos operativos que varían con la tasa de producción), costos f ijos (independientes de

cambios en la tasa de producción) y costos generales (sobrecarga necesaria para llevar a

cabo las funciones económicas). Empleando la siguiente ecuación, que ya incluye el

término de depreciación de la planta en 10 años, se estima el costo de manufactura que

tiene en cuenta los factores previamente mencionados:

(5)

El costo de mano de obra fue calculado considerando que la planta trabaja 340 días al

año con 3 ingenieros y 11 operarios, dentro de los cuales se contempla una cuadrilla de

mantenimiento compuesta por un mecánico, un electricista y un técnico asistente.

El salario de los operarios equivale a 2 salarios mínimos vigentes ($496.900 para el 2009)

y el de los ingenieros corresponde a 4 salarios mínimos vigentes, aplicando en ambos

casos un factor prestacional del 46% y auxilio de transporte de $55.000 para los

operarios. Los egresos relacionados con el tratamiento de aguas equivalen al costo de

f iltración de corrientes para todos los casos. Este valor corresponde a US $41 por cada

1000 m3 de ef luentes a tratamiento [39].

El costo de las materias primas y del glicerol fue estimado según los precios vigentes de

cada uno de los componentes reportados en el Banco de datos del Ministerio de

Comercio Exterior BACEX para el año 2008. El precio de venta de FAME fue tomado de

la página web de Corpodib. En la siguiente tabla se resumen los valores consultados.

)(23,173,2280,0 RMWTUTOL CCCCFCICOM ++++=

49 

 

Tabla 14. Precio de compra y venta de sustancias

8.2.1 Caso base

La simulación resultante de la optimización operat iva es el caso base considerado para la

evaluación económica. En las tablas a continuación se presentan los resultados de los

costos de capital de inversión, los costos de manufactura y el flujo de caja en dólares.

Tabla 15. Costo básico modular de los equipos para el caso base

Equipo Costo básico modular (US$)

E-101 $ 3.450 E-201 $ 1.711 E-301 $ 1.538 E-302 $ 1.751 E-303 $ 1.501 P-201 $ 13.162 P-301 $ 13.162 T-201 $ 48.998 T-301 $ 88.545 T-401 $ 61.760 D-301 $ 16.172 D-302 $ 16.337 R-101 $ 810.913 R-102 $ 810.913 R-301 $ 182.412 Total $ 2’072.332 Costo Total Modular $ 2’445.352 Costo Grueso $ 3’046.469

Sustancia Precio Aceite de palma $ 0,70 dólares/kg Metanol $ 0,53 dólares/kg Etanol $ 650 dólares/m 3̂ NaOH $ 0,47 dólares/kg HCl $ 0,23 dólares/kg Agua $ 0,50 dólares/m 3̂ Precio venta FAME $ 8.193 pesos/gal Precio venta Glicerina grado crudo $ 1,53 dólares/kg

50 

 

Tabla 16. Costos de manufactura para el caso base.

Parámetro Costos (US$ / año) Materias Primas $ 6’568.187 Tratamiento de Aguas $ 35.610 Serv icios $ 47.289 Mano de Obra $ 132.504 Costo de Manuf actura $ 9’395.582

Tabla 17. Flujo de caja del caso base

Año Ingresos (US$ / año)

Egresos (US$ / año)

Flujo de caja (US$ / año)

0 -$ 12’442.052 1 $ 11’681.410 $ 9’395.582 $ 2’285.828 2 $ 12’849.551 $ 10’116.223 $ 2’733.328 3 $ 14’134.506 $ 10’892.138 $ 3’242.368 4 $ 15’547.956 $ 11’727.565 $ 3’820.392 5 $ 17’102.752 $ 12’627.069 $ 4’475.683 6 $ 18’813.027 $ 13’595.565 $ 5’217.462 7 $ 20’694.330 $ 14’638.345 $ 6.055.985 8 $ 22’763.763 $ 15’761.106 $ 7.002.657 9 $ 25’040.139 $ 16’969.983 $ 8.070.157 10 $ 27’544.153 $ 18’271.580 $ 9.272.573

El valor de los ingresos, correspondiente al valor de los productos aumenta en un 10% y

los de manufactura (egresos) en un 7,67% anualmente, siendo este últ imo el

correspondiente a la inflación. El incremento en el precio de los productos es un

porcentaje asumido debido a las f luctuaciones en el mercado que lo hacen prácticamente

impredecible. Estos porcentajes se aplican para la determinación de los f lujos de caja de

todos los casos.

Los tres indicadores f inancieros evaluados se encuentran en la Tabla 18, para este caso

la rentabilidad es favorable a partir del año 6.

Tabla 18. Indicadores financieros del caso base

VPN TIR VAE $ 1’168.717 16% $ 333.735

51 

 

8.2.2 Empleo de etanol como materia pr ima

Al reemplazar el metanol por etanol hay un aumento en el costo de la materia prima y los

equipos tienen mayores dimensiones dando lugar a cambios signif icativos en los costos

directos de manufactura. Debido a la falta de información con respecto a la cinética de la

reacción empleando etanol, se asumió la mis ma inversión de capital para tener un punto

de comparación. En la Tabla 19 se muestra el resumen de los mis mos.

Tabla 19. Costos de manufactura al emplear Etanol

Parámetro Costos (US$ / año) Materias Primas $ 7’185.633 Tratamiento de Aguas $ 35.610 Serv icios $ 47.289 Mano de Obra $ 132.504 Costo de Manuf actura $ 10’155.041

Tabla 20. Flujo de caja del caso base empleando etanol

Año Ingresos (US$ / año)

Egresos (US$ / año)

Flujo de caja (US$ / año)

0 -$ 13.201.511 1 $ 11.681.410 $ 10.155.041 $ 1.526.368 2 $ 12.849.551 $ 10.933.933 $ 1.915.618 3 $ 14.134.506 $ 11.772.566 $ 2.361.940 4 $ 15.547.956 $ 12.675.522 $ 2.872.435 5 $ 17.102.752 $ 13.647.734 $ 3.455.018

6 $ 18.813.027 $ 14.694.515 $ 4.118.512 7 $ 20.694.330 $ 15.821.585 $ 4.872.745 8 $ 22.763.763 $ 17.035.100 $ 5.728.663 9 $ 25.040.139 $ 18.341.692 $ 6.698.447 10 $ 27.544.153 $ 19.748.500 $ 7.795.653

Con base en los resultados presentados y evaluando los indicadores f inancieros (Tabla

21), es necesario que la planta trabaje mínimo 8 años bajo las consideraciones hechas

previamente (costos de equipos y producción igual al caso base). Sin embargo cabe

resaltar que la única forma de descartar el uso de etanol es realizando su respectiva

simulación; de esta forma se podr ía argumentar si la planta es o no rentable.

52 

 

Tabla 21. Indicadores financieros empleando etanol

VPN TIR VAE $ 1’018.569 15% $ 290.859

8.2.3 Presión de los reactores de transesterif icación

Una de las principales diferencias que se observan en el proceso industrial nacional y el

proceso de Zhang hacen referencia a las presiones de operación de los reactores. Al

evaluar el caso base a 400 KPa en la zona de reacción se incurre en la adquisición de dos

equipos de bombeo adicionales, como se muestra en las siguientes tablas.

Tabla 22. Costo básico modular de los equipos al operar a presión en la zona de reacción

Equipo Costo básico modular (US$)

E-101 $ 3.450 E-201 $ 1.711 E-301 $ 1.538 E-302 $ 1.751 E-303 $ 1.501 P-101A $ 17.961 P-102A $ 53.197 P-201 $ 13.162 P-301 $ 13.162 T-201 $ 48.998 T-301 $ 90.068 T-401 $ 74.314 D-301 $ 16.172 D-302 $ 16.337 R-101 $ 1’991.225 R-102 $ 1’991.225 R-301 $ 182.412 Total $ 4’518.192 Costo Total Modular $ 5’331.466 Costo Grueso $ 6’646.738

53 

 

Tabla 23. Costos de manufactura al operar a presión en la zona de reacción

Parámetro Costos (US$ / año) Materias Primas $ 6’568.152 Tratamiento de Aguas $ 35.610 Serv icios $ 47.289 Mano de Obra $ 132.504 Costo de Manuf actura $ 10’403.615

Tabla 24. Flujo de caja al operar a presión en la zona de reacción

Año Ingresos (US$ / año)

Egresos (US$ / año)

Flujo de caja (US$ / año)

0 -$ 17.050.353 1 $ 11.681.410 $ 10.403.615 $ 1.277.795 2 $ 12.849.551 $ 11.201.572 $ 1.647.979 3 $ 14.134.506 $ 12.060.733 $ 2.073.773 4 $ 15.547.956 $ 12.985.791 $ 2.562.166

5 $ 17.102.752 $ 13.981.801 $ 3.120.951 6 $ 18.813.027 $ 15.054.205 $ 3.758.822 7 $ 20.694.330 $ 16.208.863 $ 4.485.468 8 $ 22.763.763 $ 17.452.082 $ 5.311.681 9 $ 25.040.139 $ 18.790.657 $ 6.249.482 10 $ 27.544.153 $ 20.231.900 $ 7.312.253

Al calcular los indicadores económicos se encontró que la planta sería rentable a los 11

años de su arranque (ver Tabla 25).

Tabla 25. Indicadores financieros al operar a presión en la zona de reacción

VPN TIR VAE $ 2’037.353 15% $ 581.780

8.2.4 Evaluación de la planta simulada por Velosa

Como se explicó anteriormente, se realizó un análisis económico más detallado a la

planta propuesta por Zhang con el f in de comparar todas las evaluaciones previas. De la

Tabla 26 a la Tabla 28 se encuentran los resultados obtenidos.

54 

 

Tabla 26. Costo básico modular de los equipos de la planta de Velosa

Equipo Costo Básico Modular (US$/año)

E-101 $ 3.076 E-101A $ 1.576 E-201 $ 1.488 P-101 $ 31.024 P-103 $ 52.548 P-201 $ 24.003 P-202 $ 33.638 T-201 $ 48.997 T-301 $ 88.545 T-401 $ 60.743 T-501 $ 60.150 R-101 $ 1’991.225 R-102 $ 1’991.225 R-301 $ 182.412 Total $ 4’570.658 Costo Total Modular $ 5’393.376 Costo Grueso $ 6’723.941

Tabla 27. Costos de manufactura para la planta de Velosa

Parámetro Costos (US$ / año) Materias Primas $ 6’785.967 Tratamiento de Aguas $ 66.426 Serv icios $ 1.551 Mano de Obra $ 132.504 Costo de Manuf actura $ 10’674.791

Tabla 28. Flujo de caja de la planta de Velosa

Año Ingresos (US$ / año)

Egresos (US$ / año)

Flujo de caja (US$ / año)

0 -$ 17.398.733 1 $ 12.118.861 $ 10.674.791 $ 1.444.069 2 $ 13.330.747 $ 11.493.548 $ 1.837.199

3 $ 14.663.821 $ 12.375.103 $ 2.288.718 4 $ 16.130.203 $ 13.324.273 $ 2.805.930 5 $ 17.743.224 $ 14.346.245 $ 3.396.979 6 $ 19.517.546 $ 15.446.602 $ 4.070.944 7 $ 21.469.301 $ 16.631.356 $ 4.837.944

8 $ 23.616.231 $ 17.906.981 $ 5.709.249 9 $ 25.977.854 $ 19.280.447 $ 6.697.407 10 $ 28.575.639 $ 20.759.257 $ 7.816.382

55 

 

Para este caso se requiere un mínimo de 10 años para garantizar la rentabilidad de la

planta a las condiciones establecidas. La Tabla 29 muestra los indicadores evaluados.

Tabla 29. Indicadores financieros de la planta de Velosa

VPN TIR VAE $ 985.074 14% $ 281.294

56 

 

9. ANÁLISIS DE RESULTA DOS

9.1 Optimización operativa

Al contrastar la simulación realizada por Velosa y la simulación optimizada hecha en el

presente proyecto, se obtiene que a condiciones teóricas en los reactores de

transesterif icación (4 atm y 80°C), la producción de Biodiesel y glicerol (1048.04 Kg/hr y

108.97 Kg/hr respectivamente) es mayor en un 4.88% respecto al FA ME y en un 1.27% al

glicerol producido a condiciones industriales. Las purezas obtenidas para cada producto

dif ieren puesto que en la simulación teórica se produce Biodiesel al 99,8 %w t y glicerol al

99.5% wt, mientras que los valores de la simulación industria l reportados en la Tabla 12

corresponden a un 99,6% y 95%.

Estas diferencias no sólo se deben a las condiciones de operación de los reactores sino

también a la torre de purif icación de Biodiesel T-401 y la sección de purif icación de

glicerina. Se encontró que la variación de la presión de los reactores inf luye en la

obtención de los productos puesto que dif ieren en 51 kg/hr de Metil Etil Ester y 1.4 kg/hr

de Glicerol; esta diferencia de presión también tiene importancia en la generación de

subproductos, puesto que a menor presión hay mayor presencia de los mismos. Dado que

la inf luencia de este factor no es significativa en la producción total, es preferible operar a

presiones bajas a nivel industrial por facilidades de trabajo y condiciones de seguridad. No

obstante, es fundamental realizar la evaluación económica de operar a condiciones de

presión buscando evaluar la viabilidad de la planta, y de esta forma poder justif icar o

rechazar las condiciones propuestas por Corpodib.

Respecto a la conf iguración reactor-separador planteada en el numeral 8.1.1, es evidente

que operativamente no es viable ya que se requiere una mayor cantidad de materia prima

incurriendo en un mayor tamaño y número de equipos, y adicionalmente, la producción

decrece.

57 

 

Por otro lado, la relación molar metanol - aceite no tiene gran inf luencia en la producción

puesto que al aumentar su valor en 0.1 se van a dejar de producir 0.3 kg/hr para el FA ME

y 0.14 kg/hr para el Glicerol. Por este comportamiento la relación de 6 garantiza la

maximización de la función objetivo planteada cuando los reactores operan a 1 atm.

Cabe resaltar que esta relación óptima varía con las condiciones de operación de los

reactores por lo que al trabajar a una presión de 4 atm como simuló Velosa, la relación

metanol - aceite molar encontrada es 7.3 a 1.

La sección de purif icación de glicerol representa un reto operativo porque requiere un

estricto control de las temperaturas en los evaporadores. Estos equipos trabajan 3 grados

por debajo del límite de temperatura máxima establecida para el producto, asegurando el

criterio de calidad del glicerol y facilitando la operación de los mismos. Industrialmente

esta sustancia puede ser comercializada en grado crudo o grado ref inado, siendo este

ultimo el obtenido por la simulación con un grado de pureza del 95%. Con la conf iguración

realizada no es posible alcanzar la pureza que obtuvo Velosa empleando una torre de

destilación, por lo que es indispensable calcular la rentabilidad de usar los dos

evaporadores en lugar de la torre de destilación para el desarrollo de la planta.

9.2 Optimización Económica

De acuerdo a los resultados obtenidos en el capítulo 8, se establece que el caso base, es

decir, la conf iguración óptima operativa, representa al mis mo tiempo el proceso más

rentable. La TIR calculada sobrepasa el valor de la TREMA establecida en un 3%

arrojando un V PN correspondiente al 9,4% de la inversión inicial con una vida út il de 10

años. A partir del año 6 el proyecto empieza a generar ganancias netas a diferencia de los

otros casos evaluados, por ejemplo el uso de etanol como materia prima. Este último es

rentable a part ir del año 8, por lo que se inf iere que para la puesta en marcha del proyecto

es preferible emplear metanol; sin embargo, a largo plazo cuando el metanol fósil empiece

a escasear, se podría considerar la implementación de etanol como mater ia prima ya que,

bajo las suposiciones hechas (el costo de los equipos y la producción es igual que al

emplear alcohol metílico), el proyecto sigue siendo rentable. A pesar de ser necesario un

58 

 

ajuste en el diseño de equipos ya adquiridos y ciertas condiciones de proceso, la inversión

que se debe hacer para ut ilizar etanol es menor a la inicial cuando se emplea metanol. De

todas formas, este caso deberá ser estudiado con más detalle con el f in de determinar la

viabilidad real del proyecto bajo estos parámetros.

Como se había mencionado, un aspecto fundamental en el desarrollo del presente trabajo

consiste en evaluar económicamente las unidades de reacción a presión alta. Analizando

las Tablas 22, 23, 24 y 25, se concluye que al trabajar a altas presiones la planta

garantiza una mayor producción de FAME y una leve disminución en la obtención de

glicerol, pero aún as í no se genera un equilibrio entre los ingresos y egresos de la mis ma.

Por lo anterior esta conf iguración no resulta una buena opción a nivel económico porque

no es auto sostenible a corto plazo, y operativamente requiere mayor control. Evaluando

el flujo de caja para un t iempo mayor, se encontró que la planta debe funcionar mínimo 11

años para generar ganancias netas.

Se observa que el aumento en los costos de inversión de capital son duplicados,

principalmente porque los reactores doblan su costo y las torres de separación y lavado

incrementan su valor. Adicionalmente es necesaria la implementación de dos bombas que

impulsen la materia prima a cada uno de los reactores incurriendo en un aumento de US$

43.963 en el costo de equipos.

El último caso evaluado, con f ines de comparación, fue la simulación hecha por Velosa.

Los resultados calculados conf irman que al trabajar con altas presiones los costos

operacionales se elevan signif icativamente, a pesar que esta simulación se conforma de

menor cantidad de unidades de proceso. Al estudiar el f lujo de caja de esta simulación se

encontró que se requieren como mínimo 10 años para obtener ganancias netas, un valor

demasiado alto considerando el tamaño de la planta.

No obstante, de la simulación teór ica se pueden rescatar ciertos elementos que pueden

mejorar la rentabilidad de la planta manteniendo la obtención de productos. Al analizar

con mayor detalle la evaluación económica de la planta de Velosa, se observa que la

zona de purif icación de glicerol genera menores gastos con respecto a la establecida en

59 

 

la industria, por lo que es necesario crear una nueva simulación que trabaje a condiciones

de operación industrial pero implementando la unidad de ref inación de glicerol propuesta

por Zhang. De esta manera, se logra una nueva propuesta que fusiona las condiciones

industriales de presión de los reactores (presión atmosférica) con la torre de ref inación de

glicerol reportada en la literatura. La evaluación económica de esta propuesta se presenta

en las siguientes tablas:

Tabla 30. Costo básico modular de los equipos de la planta fusionada

Equipo Costo Básico Modular (US$/año)

E-101 $ 3.450 E-201 $ 1.711 E-301 $ 1.538 P-201 $ 13.163 P-301 $ 13.163 T-201 $ 48.998 T-301 $ 88.545 T-302 $ 34.662 T-401 $ 61.761 R-101 $ 810.914 R-102 $ 810.914 R-301 $ 182.412 Total $ 2’071.231 Costo Total Modular $ 2’444.053 Costo Grueso $ 3’043.965

Tabla 31. Costos de manufactura para la planta fusionada

Parámetro Costos (US$ / año) Materias Primas $ 6’568.187 Tratamiento de aguas $ 30.171 Serv icios $ 986 Mano de Obra $ 132.504 Costo de Manufactura $ 9’331.238

Tabla 32. Flujo de caja de la planta fusionada

Año Ingresos (US$ / año)

Egresos (US$ / año)

Flujo de caja (US$ / año)

0 -$ 12.375.203 1 $ 11.686.104 $ 9.331.238 $ 2.354.866 2 $ 12.854.714 $ 10.046.944 $ 2.807.770

60 

 

3 $ 14.140.186 $ 10.817.544 $ 3.322.641 4 $ 15.554.204 $ 11.647.250 $ 3.906.954 5 $ 17.109.625 $ 12.540.594 $ 4.569.030 6 $ 18.820.587 $ 13.502.458 $ 5.318.129 7 $ 20.702.646 $ 14.538.096 $ 6.164.550 8 $ 22.772.910 $ 15.653.168 $ 7.119.742 9 $ 25.050.201 $ 16.853.766 $ 8.196.435 10 $ 27.555.222 $ 18.146.450 $ 9.408.772

Tabla 33. Indicadores financieros para la planta fusionada

VPN TIR VAE $ 1’560.968 17% $ 445.745

Esta última simulación representa la alternat iva óptima para las dos funciones objetivo

puesto que comprende un leve incremento en la obtención de glicerol manteniendo la

producción de FAME resultante de la optimización operativa, y al mismo t iempo genera el

mayor VPN,TIR y VAE en un periodo de 10 años con respecto a las demás evaluaciones

realizadas. Es importante resaltar que esta últ ima también genera ganancias a partir del

sexto año de la evolución del proyecto.

En un contexto más general se corrobora que los egresos más representativos

corresponden al costo de la materia prima, que en promedio es del 67,4% para cada uno

de las variables de decisión de la función objetivo. Por este motivo es fundamental para el

desarrollo del proyecto que los inversionistas busquen negociar los costos con los

proveedores buscando benef icios para ambas partes.

Otro parámetro fundamental para la rentabilidad de la planta es el precio de venta

establecido del Biodiesel, dado que una leve dis minución puede conllevar a la extensión

del tiempo de vida para la recuperación de la inversión. Este punto crít ico también es

discutido en el estudio de Corpodib, ref lejando la importancia de estimar correcta y de

manera actualizada el precio del producto. Aunque en este trabajo se planteó un aumento

lineal del 10% del precio de venta de los productos, este porcentaje variará respecto al

mercado y a las condiciones políticas del país, por lo que se recomienda para todos los

casos realizar un análisis más amplio del presentado en este estudio.

61 

 

10. CONCLUSIONES

La confrontación realizada entre el proceso simulado por Velosa y la planta piloto de

Corpodib demostró que es necesario extraer condiciones de operación y conf iguraciones

de ambas plantas, con el f in de garant izar la mayor producción de FA ME generando la

mayor rentabilidad de la misma. La simulación óptima evaluando la función objetivo

operativa rectif ica que la secuencia Reactor-Reactor sin separación intermedia es la

conf iguración que maximiza la obtención de los productos, a diferencia de la propuesta

hecha en el estudio de Corpodib. Además, al modif icar las condiciones de operación de la

torre de purif icación de Biodiesel y la sección de purificación del subproducto, se

alcanzaron de igual manera purezas que son técnica y comercialmente viables. Aunque

estas purezas fueron inferiores a la obtenidas teóricamente, sus valores ref lejan de

manera más adecuada el comportamiento de las mismas en la industria nacional. En el

Anexo 4 se muestra las especificaciones técnicas para cada uno de los equipos.

La optimización económica conllevó a varias conclusiones. El caso óptimo operativo

resultó ser la planta más rentable puesto que los indicadores económicos empleados

arrojaron valores positivos a partir del sexto año, y mayores en comparación a los otros

casos. Si los reactores de transesterif icación operan a condiciones de presión diferentes a

la atmosférica, la planta empieza a generar ganancias a partir del año 11, lo que indica

que su viabilidad a corto plazo es nula. Es posible que al aumentar la tasa de producción

anual de Biodiesel esta planta llegue a ser sostenible en corto plazo; para confirmar el

argumento anterior es necesario realizar la simulación respectiva incrementado el f lujo de

mater ias primas y escalando los equipos.

Con respecto al empleo de etanol, se sugiere adquirir la cinética de la reacción, realizar la

simulación respectiva, y optimizar bajo los métodos rigurosos empleados en este trabajo

con el f in de determinar si e l proyecto es sostenible.

62 

 

El objet ivo general de este trabajo consiste en presentar la mejor alternativa para futuros

inversionistas y actuales productores de Biodiesel a partir de aceite de palma en

Colombia. Esta alternativa fue producto de una leve modif icación a la simulación ópt ima

operativa, que consiste en sustituir los evaporadores de la sección de purif icación de

glicerina, por la torre de destilación planteada por Zhang. El arreglo, cuyo diagrama de

f lujo se muestra en el Anexo 5, logra la obtención de mayor f lujo de productos con una

menor inversión de costos de capital y costos de manufactura, y mayores ingresos por

ventas. En el Anexo 6 se encuentra el balance de masa de la simulación optimizada.

Finalmente, este trabajo recoge las investigaciones realizadas hasta el momento por la

Universidad de Los Andes y de otras fuentes para aplicarlas en un contexto nacional que

permita el desarrollo de los biocombustibles en el país. La rigurosidad con que fue

desarrollado el proyecto permite su uso a nivel práctico y su modif icación posterior para

realizar análisis de otras variables que sean determinantes en el proceso. Además, este

proyecto valida el empeño del Gobierno colombiano en incentivar la producción de

Biodiesel dado que resulta ser una oportunidad de negocio en un plazo menor a 10 años y

aprovecha el extenso cultivo de palma que posee el país.

63 

 

NOMENCLATURA

GL Glicerol

TG Triglicérido

DG Di-glicéridos

MG Mono-glicéridos

ROH Alcohol

R’CO2R Éster

wt% Porcentaje en peso

v/v% Porcentaje en volumen

K1 Constante cinét ica de reacción directa de la ecuación (2)

K2 Constante cinét ica de reacción directa de la ecuación (3)

K3 Constante cinét ica de reacción directa de la ecuación (4)

K4 Constante cinét ica de reacción inversa de la ecuación (2)

K5 Constante cinét ica de reacción inversa de la ecuación (3)

K6 Constante cinét ica de reacción inversa de la ecuación (4)

COM Costo de Manufactura, dólares por año

FCI Costo total modular, dólares

COL Costo de mano de obra, dólares por año

CUT Costo de ut ilidades, dólares por año

CWT Costo de tratamiento de residuos, dólares por año

CR M Costo de materias primas, dólares por año

64 

 

BIBLIOGRAFÍA

[1] Federación nacional de productores de palma. Colombia. Recuperado el 13 de Octubre de 2008 de http://www.fedepalma.org. [2] VELOSA, Federico. Simulación y optimización del proceso utilizado en Colombia para la producción de biodiesel a partir de aceite de palma. Bogotá, 2007, pp. 1-47. Tesis (Ingeniería Químico). Universidad de los Andes. Facultad de Ingeniería. Departamento de Ingenier ía Química. [3] DÍAZ, Johan. Exploración del proceso de tratamiento y limpieza de aceite usado de cocina para la producción de biodiesel. Bogotá, 2005, pp. 1-90. Tesis (Ingeniero Químico). Universidad de los Andes. Facultad de Ingeniería. Departamento de Ingeniería Química. [4] Estado del arte de las tecnologías de producción de biodiesel (s.f.). Recuperado el 29 de septiembre de 2008, de http://www.si3ea.gov.co/ si3ea/ documentos/ documentacion/ Biodiesel/Capitulo%207.pdf [5] Zhang, Y., Dubé, McLean, D., & Kates, M (2003). Biodiesel production from w aste cooking oil : 1. Process design and technological assessment. Bioresource Technology, 89, (1), 1-16. Recuperado el 21 de agosto de 2008 de la base de datos ScienceDirect. [6] Cenipalma-Fedepalma; Biodiesel, una energía limpia del campo para Colombia. Septiembre de 2006, Documento 14. [7] ÁLVAREZ, Marcela. Evaluación de la transesterif icación en fase homogénea de aceite de palma con metanol empleando catalizadores ácidos y básicos. Bogotá, 2005, pp. 1-104. Tesis ( Ingeniero Químico). Universidad de los Andes. Facultad de Ingenier ía. Departamento de Ingenier ía Química. [8] RIV EROS, Lina. Transesterif icación del aceite de palma con metanol por medio de una catálisis heterogénea empleando un catalizador ácido. Bogotá, 2006, pp. 1-86. Tesis (Ingeniero Químico). Universidad de los Andes. Facultad de Ingeniería. Departamento de Ingenier ía Química. [9] CHARRY, Gustavo. Transesterif icación de aceite de palma con metano por catálisis heterogénea usando CaO y Fe2O3 como catalizadores. Bogotá, 2005, pp. 1-95. Tesis (Ingeniero Químico). Universidad de los Andes. Facultad de Ingeniería. Departamento de Ingenier ía Química.

65 

 

[10] VALENCIA, Jorge. Evaluación y caracterización de un catalizador heterogéneo comercial en la reacción de transesterif icación de aceite de palma crudo híbrido con metanol para la obtención de biodiesel. Bogotá, 2006, pp. 1-72. Tesis (Ingeniero Químico). Universidad de los Andes. Facultad de Ingeniería. Departamento de Ingenier ía Química. [11] DÍAZ, Deicy. Evaluación de las propiedades de superficie del óxido de zinc y su actividad catalítica en la transesterif icación de aceite de palma con metanol. Bogotá, 2006, pp. 1-112. Tesis ( Ingeniero Químico). Universidad de los Andes. Facultad de Ingenier ía. Departamento de Ingenier ía Química. [12] NARANJO, Juan Camilo. Exploración y Análisis de la síntesis de un biocatalizador para la obtención de biodiesel. Bogotá, 2008, pp. 1-64. Tesis (Ingeniero Químico). Universidad de los Andes. Facultad de Ingeniería. Departamento de Ingeniería Química. [13]. RIV EROS, Diana. Estudio de la hidrólisis del crudo de aceite de palma africana empleando como catalizador la lipasa de la C. rugosa. Bogotá, 2005, pp. 1-89. Tesis (Ingeniero Químico). Universidad de los Andes. Facultad de Ingeniería. Departamento de Ingenier ía Química. [14] CEBALLOS, Javier. Estudio de la velocidad de reacción de la transesterif icación de aceite de palma RBD con metanol empleando KOH como catalizador. Bogotá, 2007, pp. 1-76. Tesis (Ingeniero Químico). Universidad de los Andes. Facultad de Ingenier ía. Departamento de Ingenier ía Química. [15] BOHÓRQUEZ, Iván. Determinación de la cantidad de metanol en el biodiesel mediante cromatografía de gases. Bogotá, 2007, pp. 1-88. Tesis (Ingeniero Químico). Universidad de los Andes. Facultad de Ingeniería. Departamento de Ingeniería Química. [16] DURÁN, Juan Miguel. Exploración y simulación de un proceso de purif icación de glicerina que se obtiene de la reacción de transesterif icación de aceite de palma. Bogotá, 2007, pp. 1-68. Tesis (Ingeniero Químico). Universidad de los Andes. Facultad de Ingenier ía. Departamento de Ingenier ía Química. [17] QUIÑONES, Maria Paula. Conversión Catalítica de glicerina como subproducto de biocombustibles para maximizar la aplicabilidad de recursos renovables. Bogotá, 2007, pp. 1-128. Tesis (Ingeniero Químico). Universidad de los Andes. Facultad de Ingenier ía. Departamento de Ingeniería Química. [18] RODRÍGUEZ, Diana. Evaluación de la viabilidad del uso masivo de biodiesel en Colombia. Bogotá, 2007, pp. 1-45. Tesis (Ingeniero Ambiental). Universidad de los Andes. Facultad de Ingenier ía. Departamento de Ingenier ía Civil y Ambiental. [19] Darnoko, D. & Cheryan, M (2000). Kinetics of Palm Oil Transesterif ication in a Batch Reactor. Journal of the American Oil Chemists’ Society, 77, (12), 1263-1267. Recuperado el 21 de agosto de 2008 de la base de datos SpringerLink.

66 

 

[20] NELSON, D., y COX, M. Principles of Biochemistry, 2005. W.H. Freeman and Company, 4ta Edición, New York. 1119 pág. [21] Zhang, Y., Dubé, McLean, D., & Kates, M (2003). Biodiesel production from w aste cooking oil : 2. Economic assessment and sensitivity analysis. Bioresource Technology, 90, (3), 229-240. Recuperado el 21 de agosto de 2008 de la base de datos ScienceDirect. [22] KNOTHE, G., KRAHL, J., y GERPER, J. The Biodiesel Handbook, 2004. AOCS Preses, Champaign, Illionois. 302 pág. [23] Vicente, G., Mart ínez, M. Aracil, J. & Esteban, A (2005). Kinetics of Sunf lower Oil Methanolysis. Industria l Engineerin Chemistry, 44, (15), 5447-5454. Recuperado el 21 de agosto de 2008 de la base de datos American Chemical Society. [24] Rivera, M. Cabrera, G. Laín S. (2005, Julio - Diciembre). Estudio de la viabilidad técnico-económica del biodiesel obtenido a partir de oleína de palma. El hombre y la Maquina, pp. 110-119. [25] Ministerio de agricultura y desarrollo rural. Colombia. Recuperado el 12 de octubre de 2008 de http://www.minagricultura.gov.co [26] Presentación Fedepalma (s.f .) Recuperado el 19 de Octubre de 2008 de http://www.fedepalma.org/documen/2007/Presentacion_Fedepalma.pdf [27] Desarrollo y consolidación del mercado de Biocombustibles en Colombia. Tomo 1. Resumen ejecutivo UPME. Recuperado el 15 de septiembre de 2008, de http://www.upme.gov.co/Eventos/Tomo%20I%20BFC%20FINAL%20-20Resumen%20 Ejecutivo.swf [28] Fedepalma. Balance económico, primer semestre del 2008. Recuperado de 18 de Octubre de 2008 de http://www.fedepalma.org/documen/2008/bal_primer_sem_2008.pdf [29] Presentación Fedepalma (s.f .) Recuperado el 17 de Octubre de 2008 de http://www.fedepalma.org/documen/2005/monica_cuellar.pdf [30] GERPEN, Jon Van (2005). Biodiesel processing and production. Fuel Processing Technology, 86, 1097-1197. Recuperado el 27 de Octubre de 2008 de la base de datos ScienceDirect. [31] Benjumea, P., Agudelo, J., y Cano, G (2004). Estudio experimental de las variables que afectan la reacción de transesterif icación del aceite crudo de palma para la producción de Biodiesel. Scient ia et Technica, (24), 169-174. Recuperado el 23 de agosto de 2009 de la página web http://www.utp.edu.co/php/revistas/ScientiaEtTechnica/docs FTP/16190169-174.pdf

67 

 

[32] Programa estratégico para la producción de Biodiesel -combustible automotriz- a partir de aceites vegetales (2003). Informe Final realizado por el convenio interinstitucional de cooperación UPME INDUPALMA y CORPODIB. Recuperado el 29 de septiembre de 2008, de http://www.si3ea.gov.co/si3ea/documentos/documentacion/Biodiesel/Produccion _ Biodiesel.pdf [33] ARBELÁ EZ, Ángela y RIV ERA, Marcela. Diseño conceptual de un proceso para la obtención de biodiesel a part ir de algunos aceites vegetales colombianos. Medellín, 2007, pp. 1-119. Tesis (Ingeniero de Procesos). Universidad EAFIT. Facultad de Ingenier ía. Departamento de Ingenier ía de Procesos. [34] LAROSA, Rodolfo. Proceso para la producción de BIODIESEL (metil éster o esteres metílicos de ácidos grasos) Ref inación de glicerina (s.f .). Recuperado el 7 de febrero de 2009 de la página del Instituto Nacional de Investigación Agropecuaria, Uruguay, http://www.inia.org.uy/gras/cc_cg/biocombustibles/r_larosa_prod_biodiesel.pdf [35] LEÓN, Tomás y GALLINI, Stefania. Los Biocombustibles en Colombia a debate: Memorias del Foro de Biocombustibles a Debate (Bogotá, 24 de abril 2008). Universidad Nacional: Colciencias - Cámara de representantes de Colombia. 228 pág. [36] Alerta ONU que biocombustibles puede incrementar número de hambrientos [Versión Electrónica]. Periódico El Universal, México (2007, 25 de septiembre). [37] EDGAR, T., HIMMELBLAU, D. y LASDON, L. Opt imization of chemical processes, 2001. McGraw Hill, 2da edición, New York. 651 pág. [38] FLETCHER, R. Practical Methods of Optimization, 1987. John Wiley & Sons, 2da edición, 436 pág. [39] TURTON, R. Analysis, Synthesis and Design of Chemical Process, 2003. Prince Hall Internat ional, 2da edición, 342 pág.