Comparación de la sustentabilidad del diseño básico de operaciones unitarias secuenciales y el diseño de planta completa para una planta de producción de biodiesel desde microalgas

Abstract

La sociedad humana enfrenta hoy en día problemáticas ambientales de alto impacto que han suscitado el interés y la necesidad de promover la sustentabilidad en sus actividades. El calentamiento global, fenómeno que se debe a las altas emisiones de dióxido de carbono a la atmósfera, y el inevitable agotamiento de los recursos fósiles en el mediano plazo, son realidades que han significado un incentivo al desarrollo de procesos que permitan elaborar combustibles a partir de fuentes renovables, como por ejemplo el biodiesel. En los últimos años, el interés por el cultivo y la investigación respecto a las microalgas ha cobrado fuerza debido a su alta productividad de aceites, materia prima en la elaboración del aquel biocombustible. En el presente trabajo se diseñaron alternativas de procesos para una planta de producción de biodiesel desde microalgas en Chile, desde la etapa de floculación y concentración de las algas, hasta la etapa de extracción y purificación de los lípidos que producen, lo cual se realizó mediante las metodologías de diseño básico de etapas secuenciales y de diseño de sistema completo, para luego evaluar y comparar su sustentabilidad mediante un análisis económico, energético y ambiental. Se evaluaron diversas alternativas tecnológicas para cada una de las etapas consideradas en el proceso, las cuales se simularon con ayuda del programa SuperPro Designer, versión 8.5, a partir de parámetros y datos operacionales publicados en diversas fuentes tanto científicas como técnicas relativas al tema. Se calcularon y analizaron el consumo energético, los costos operacionales y de inversión, en conjunto con la productividad de cada alternativa evaluada, tanto por etapa como en sistema completo, obteniendo entonces para cada opción resultados respectivos al consumo específico de energía (kWh/unidad de producto), un costo variable específico ($US/unidad de producto) y su VAN ($US). Se determinó que la producción de biodiesel desde microalgas es hoy en día factible técnicamente pero no es rentable. La metodología por sistema completo significa más recursos para el diseño de los proyectos, pero permite reducir costos de inversión, así como evitar costos mayores y problemas técnicos en las etapas posteriores. A partir del análisis se concluyó en que se debe avanzar en eliminar la etapa del secado del proceso, caso en el cual es posible obtener un producto rentable energéticamente. La metodología por sistema completo permite, al contrario que el diseño por etapas, avanzar en la línea de interacción por etapas e intersistemas, lo que significa un avance hacia la sustentabilidad energética; también se impone en sustentabilidad ambiental, logrando evitar impactos ambientales, al promover la gestión propia de los residuos y permitir la medición y el seguimiento a los componentes de las corrientes. La alternativa de proceso con el mejor rendimiento económico se diseñó mediante la metodología de sistema completo, el cual requiere un valor de venta del biodiesel igual o mayor a $2.431 pesos chilenos para ser rentable, muy lejos del valor actual de venta del diesel en Chile ($619 por litro). La rentabilidad de la producción de biodiesel desde microalgas podría lograrse mediante la producción paralela, y venta, de otros productos derivados de estos microorganismos, principalmente aquellos que poseen un de alto valor en el mercado, como por ejemplo proteínas, carotenoides (algas rojas) y otros compuestos químicos.