Estudio de la factibilidad técnico económica de la instalación de una biorrefinería a partir de residuos de maíz en la Región de O'Higgins

Abstract

El presente trabajo de título tiene como objetivo estudiar la prefactibilidad técnico-económica para la instalación de biorrefinería para la producción de etanol y co-productos a partir de rastrojos de maíz en la Región de O Higgins. Dentro de este estudio, se incluye el diseño de una planta de bioetanol y análisis técnico y económico de cuatro co-productos (levadura, lignina, energía y xilitol). El consumo de energía ha aumentado en un 92% entre el año 1973 y el 2012, donde el 41% de ésta proviene de fuentes derivadas del petróleo. Esto ha generado una serie de problemas ambientales y energéticos. Las emisiones de Gases de Efecto Invernadero (GEI) por las actividades humanas ha acelerado el cambio climático del planeta, incrementando la temperatura global en 0,83°C entre 1880 hasta el año 2012. Esto puede generar un aumento en eventos climáticos extremos. Dado este escenario, en París, 198 países, entre éstos Chile, aprobaron unos acuerdos dentro del marco de la 21ª Conferencia sobre el Cambio Climático (COP21), cuyo objetivo es mitigar los efectos del cambio climático. Conforme a esto, una de las vías para enfrentar el cambio climático es buscar otras fuentes de energía. Entre estas fuentes, se encuentran los biocombustibles, entre ellas el bioetanol. En Chile, el cultivo de maíz es uno de los más importantes, donde la región de O Higgins posee el 40% de la superficie cultivada. Estos cultivos generan un gran volumen de residuos lignocelulósicos, compuestos por lignina, celulosa y hemicelulosa. Este material puede ser reintegrado al suelo, alimento de animales o quemado. Otra alternativa, es fermentar los azúcares del rastrojo de maíz para producir bioetanol. Para ello, es necesario romper la estructura de la lignocelulosa para acceder a los azúcares, por lo que la biomasa debe pasar por un proceso de pretratamiento. Para ello, se diseñó un proceso capaz de producir 1.573 [m3/año] de bioetanol con 99% de pureza a partir de 9.450 [ton] de rastrojos de maíz, equivalente a 700[ha] de cultivo, con un rendimiento de 2.256 [Letanol/ha] (167 [Letanol/tonrastrojo]). Para este proceso se optó por un pretratamiento por explosión a vapor y por una sacarificación y fermentación simultáneas (SSF). El horizonte de tiempo para este proyecto es de 10 años a una tasa de descuento de un 10%. La inversión requerida para la instalación de la planta es de MUS$6.257. El precio estimado del bioetanol es de US$0,93 (CL$652). Si la inversión no cuenta con un financiamiento (fondos concursables, créditos), el proyecto no es rentable (Van= -US$4.769.788; TIR=-5 %). Si es completamente financiado, su VAN es de US$1.016.732 con una TIR de un 20%, por lo que sería rentable si el proyecto financiado al menos en un 84%. En el análisis de los co-productos, se analizó la producción de levadura, lignina, energía y xilitol. Y con la generación de energía se produce ceniza, la cual también puede tener valor económico. Finalmente la opción más conveniente es producir energía con lignina, vender la ceniza resultante de la combustión, y producir xilitol. Finalmente, se concluye que la planta sólo es rentable si es financiada y el mayor VAN lo obtiene si se instalan las plantas de levadura, lignina (y generación de energía) y xilitol, siendo éste de US$3.365.037, con una TIR de un 37%.