CAPITULO I

EL PROBLEMA

1. 1 PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA.

Según Fernández, L; Montiel, J; Millán, A y Badillo, J (2012),

PRODUCCIÓN DE BIOCOMBUSTIBLES A PARTIR DE MICROALGAS, Ra

Ximhai, Septiembre - Diciembre, año/Vol. 8, Número 3, pp. 101-115, la

energía primaria proviene aproximadamente en 80% de petróleo, carbón y

gas natural y aún para el año 2030 las fuentes renovables seguirán

representando una pequeña fracción de la energía global. Aunque varios

expertos consideran que el mundo tiene reservas de petróleo para abastecer

a la población por 40 años más, hay muchas empresas que ya se han puesto

en la tarea de encontrar alternativas que logren suplir la necesidad de este

importante combustible fósil con un menor impacto en el medio ambiente.

Una de las grandes opciones radica en la obtención de carburantes a

partir de la destilación de biomasa o, mejor, de la transformación de

vegetales en diesel, que actualmente es impulsada por varios países, y en

este sentido las algas marinas se están convirtiendo en una de las

soluciones con más aceptación para la producción de biodiesel. En un futuro

se espera que este producto sea usado como combustible, y que se deje a

un lado todas las emisiones que son generadas gracias al petróleo. El

combustible obtenido es ecológico y orgánico, al ser quemados sus residuos

las emisiones que este realiza a la atmósfera son compensadas con las que

absorbe al biosintetizarlo.

De la misma manera que las algas, el uso de microalgas para la

producción de biodiesel es otra alternativa ventajosa debido al elevado

contenido de lípidos y perfil idóneo para la obtención del biocombustible que

estas ofrecen. Además, tienen una elevada carga fotosintética y una gran

capacidad de crecer tanto en aguas marinas, dulces, residuales y salobres,

así como su velocidad de crecimiento relativamente alta. Sin embargo, los

sistemas de cultivo de microalgas presentan ciertas limitantes como la

escases de información para su escalamiento, la dificultad para el

mantenimiento de monocultivos, elevados costos de operación para la

producción y recolección de biomasa de algas, entre otros.

Si bien es cierto que América Latina tiene ventajas en la producción de

biodiesel, entre ellas, el suelo, el clima, la disponibilidad de tierras y los

costos de mano de obra más bajos, no es menos cierto que la región a

excepción de Brasil, no ha tomado suficientes medidas para explorar este

potencial. Existen programas para la producción de biodiesel en América

Latina. Uno de ellos se basa en la producción de biodiesel a partir de soja.

En Colombia se inauguró en el 2007 la primera planta de biodiesel que se

produce a partir de aceite de crudo de palma africana. Y en Argentina se está

produciendo biodiesel a partir de la soja. Fuentes, C (abril 2010).

El problema es que para producir este tipo de biodiesel se llevan a

cabo monocultivos, los que tienen consecuencias tales como erosión,

pérdida de materia orgánica, balance negativo de nutrientes, desertificación y

reducción de la biodiversidad. Por esta razón existen empresas

latinoamericanas que están experimentando con la producción de biodiesel a

partir de algas, entre ellas tenemos los siguientes ejemplos:

1. En Chile, un equipo científico de la Facultad de Ingeniería de la

Universidad Católica de Temuco inició investigaciones y contactos con

grupos empresariales para producir biodiesel a partir de microalgas

mientras el Centro de Biotecnología de la Universidad de Concepción

está en fase de investigación de extracción de aceites de algas para la

producción de biocombustibles, entre ellos biodiesel.

2. En Costa Rica, un grupo de estudiantes universitarios presentó una

investigación sobre una microalga marina que es mucho más

productiva para la fabricación de biodiesel que el que se produce a

partir de palma africana. Se trata de una microalga marina del género

chlorella, de la cual se puede obtener hasta un 168 por ciento más de

aceite utilizado en la fabricación de biocombustibles, que de la palma.

3. En Argentina, la empresa Oilfox tiene como proyecto cultivar cuatro

especies de algas en piletas en Chubut. Se invertirán cerca de 19

millones de dólares en el desarrollo de este proyecto y se supone que

se obtendrán cerca de 240 mil toneladas de biodiesel por año.

En cualquier caso, para obtener el biodiesel es necesario pasar por un

proceso de producción a través de plantas industriales, ya que es aquí donde

se disponen de todos los medios necesarios para desarrollar un proceso y

obtener un producto determinado mediante la transformación o adecuación

de una materia prima para obtener un producto de mayor valor agregado.

Todas las plantas de proceso requieren para operar, además de equipos

sofisticados, instrumentos en general, materia prima y recurso humano;

recursos energéticos, agua e insumos.

Gracias a los avances tecnológicos en distintas áreas electrónica,

comunicaciones, micromecanizado, entre otros, se ha hecho posible que hoy

día se disponga de instrumentación y dispositivos adecuados para el diseño

y construcción de plantas a escala reducida capaces de operar en idénticas

condiciones de presión y temperatura que las plantas industriales. Estos

avances han conducido igualmente a que estas plantas a escala cuenten con

sistemas de adquisición de datos, supervisión y control (sistemas SCADA) y

puedan ser automatizadas, de manera que la producción experimental se

multiplique y se reduzca considerablemente el tiempo necesario para el

estudio y la optimización de un proceso físico-químico concreto.

1. 2 FORMULACIÓN DEL PROBLEMA.

En base a lo anteriormente expuesto, surge la siguiente pregunta: ¿Cómo

mejorar los procesos físicos – químicos generados en las plantas

productoras de biodiesel a partir de algas y microalgas marinas?

1. 3 OBJETIVOS.

1. 3.1 OBJETIVO GENERAL.

Proponer la automatización de una planta productora de biodiesel a

partir de algas y microalgas marinas.

1. 3.2 OBJETIVOS ESPECIFICOS.

Describir el funcionamiento de la planta productora de biodiesel a

partir de algas y microalgas marinas

Determinar los parámetros y requerimientos para la automatización de

una planta piloto productora de biodiesel a partir de algas y microalgas

marinas.

Diseñar el sistema automatizado para la planta productora de

biodiesel a partir de algas y microalgas marinas.

Seleccionar los instrumentos pertinentes para el sistema

automatizado.

Validar el sistema automatizado de la planta productora de biodiesel a

partir de algas y microalgas marinas.

1.4 JUSTIFICACION

Con base a los antecedentes previos a la presente investigación,

hemos visto que la producción de biodiesel a partir de algas y microalgas

marinas presenta varias ventajas, tanto económica, ambiental, social y

científica.

En lo económico se plantea un método de producción de combustible

que será mas rentable a mediano plazo que el combustible fósil, ya que en

los próximos cuarenta años será más difícil producir petróleo debido a que

actualmente se extraen crudos cada vez más pesados los cuales son más

difíciles de refinar, afectando directamente al costo de producción de

combustibles.

En lo ambiental, se investigará el uso de un tipo de energía renovable

(materia orgánica) lo que hace de esto una fuente prácticamente inagotable

con respecto al tiempo de vida de un ser humano en el planeta, y cuyo

aprovechamiento es técnicamente viable.

En lo social, se mejorará la calidad de vida en el planeta ya que se

está buscando una alternativa de los combustibles que actualmente son

quemados y que representa serios problemas por el aumento en la emisión

de gases de efecto invernadero. Asimismo, debido a la similitud de las

propiedades físicas y químicas del diesel fósil con las del biocombustible, su

uso no requiere de modificación alguna en los motores diesel

convencionales.

1.5 DELIMITACION

El presente trabajo está enmarcado en la línea de investigación

Control y Automatización de Procesos, dentro del área Temática

Automatización de Procesos, durante el período de tiempo Enero 2016 –

Julio 2017.

Se analizará el tipo de alga diatomea Phaeodactylum tricornutum ya

que esta presenta buen rendimiento para la producción de biodiesel bajo

distintas condiciones de luminosidad y disponibilidad de nitrógeno, según un

estudio realizado por la Universidad del Zulia en Mayo 2014.