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BIOGAacuteS DE RESIDUOS AGROPECUARIOS EN LA REGIOacuteN DE LOS RIacuteOS
Poliacutetica Regional de Desarrollo Silvoagropecuario 2014 - 2018
ASPECTOS GENERALES EXPERIENCIAS Y POTENCIAL DE PRODUCCIOacuteN
BIOGAacuteS DE RESIDUOS AGROPECUARIOS EN LA REGIOacuteN DE LOS RIacuteOS
ASPECTOS GENERALES EXPERIENCIAS Y POTENCIAL DE PRODUCCIOacuteN
Poliacutetica Regional de Desarrollo Silvoagropecuario 2014 - 2018
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1 Introduccioacuten 11
2 Descripcioacuten y anaacutelisis de alternativas tecnoloacutegicas para la produccioacuten de biogaacutes 15 Autor Mario Aacutevila Grothusen21 Aspectos metodoloacutegicos 1622 Digestioacuten anaeroacutebica historia y actualidad 1623 Descripcioacuten de un biodigestor 1724 Biogaacutes 18241 Composicioacuten del biogaacutes 18242 Caracteriacutesticas y usos del biogaacutes 1825 Fases de la digestioacuten anaeroacutebica y produccioacuten de biogaacutes 1926 Biofertilizante 20261 Ventajas del uso de biol (fase liacutequida) 20262 Ventajas del uso de biosol (fase soacutelida) 2127 Materiales tipos y aplicaciones de biodigestores 2228 Experiencias de biodigestioacuten en el paiacutes 2629 Estado actual produccioacuten y uso de biogaacutes en la Regioacuten de Los Riacuteos 28210 Experiencias tecnoloacutegicas pertinentes a produccioacuten laacutectea ganadera 29
3 Estimacioacuten de la produccioacuten de biomasa generacioacuten de biogaacutes y su potencial energeacutetico 33 Autores Alfredo Erlwein y Eliana Sotomayor31 Estimacioacuten de las distintas biomasas residuales agropecuarias disponibles para la generacioacuten 34 de biogaacutes en la Regioacuten de Los Riacuteos 311 Aspectos metodoloacutegicos 35312 Biomasa residual liacutequida 363121 Puriacuten de vacuno de lecheriacutea 363122 Estieacutercol de porcino 383123 Ferias ganaderas 383124 Industria quesera 393125 Residuos de beneficio de ganado (mataderos) 41313 Biomasa residual soacutelida 423131 Estieacutercol aviacutecola 423132 Industria cervecera 4332 Potencial teoacuterico de biogaacutes a partir de las biomasas disponibles 44321 Aspectos metodoloacutegicos 44322 Potencial teoacuterico de biogaacutes de biomasa residual liacutequida 453221 Puriacuten de vacuno lecheriacutea 453222 Estieacutercol de porcino 463223 Ferias ganaderas 463224 Residuos de la industria quesera 463225 Mataderos 46323 Potencial teoacuterico de biogaacutes de biomasa residual soacutelida 473231 Estieacutercol aviacutecola 473232 Residuos de la industria cervecera 4833 Estimacioacuten de la generacioacuten de energiacutea a partir de biogaacutes obtenido desde las distintas biomasas 48 disponibles 331 Aspectos metodoloacutegicos 48332 Potencial regional total 49333 Potencial regional de pequentildea escala 51334 Estimacioacuten de autoabastecimiento de biogaacutes para cocina de una familia rural promedio 52
IacuteNDICE GENERAL
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4 Evaluacioacuten econoacutemica y social de sistemas prediales de biodigestioacuten 57 Autor Francisco Cerda41 Aspectos metodoloacutegicos 5842 Valorizacioacuten de productos asociados a sistemas prediales de biodigestioacuten (SPB) 60421 Ingresos en sustitucioacuten de energiacuteas (ahorro) 60422 Excedentes energeacuteticos 62423 Costos asociados al proyecto 62424 Inversioacuten 63425 Costos de operacioacuten y mantencioacuten 64426 Evaluacioacuten y sensibilizacioacuten privada de la inversioacuten 6443 Externalidades y consideraciones para la evaluacioacuten social de un SPB 69431 Disminucioacuten de olores y vectores 69432 Sustitucioacuten de lentildea menos deforestacioacuten 69433 Menor emisioacuten de gas metano disminucioacuten del efecto invernadero 70434 Control de malezas 70435 Estabilizacioacuten e higienizacioacuten de purines 70436 Cumplimiento de normas medioambientales 70437 Criterios de evaluacioacuten social 71
5 Normativa aplicable a proyectos de generacioacuten de biogaacutes 73 Autor Eliana Sotomayor
6 Conclusiones generales 79
7 Anexos 82
71 Anaacutelisis comparativo entre purin crudo y digestado 8272 Anaacutelisis de residuos de fosas seacutepticas tratados con biodigestioacuten 8473 Caacutelculo de potenciales de biomasa y energiacutea 85731 Datos referenciados 85732 Encuestas y entrevistas a actores relevantes 86733 Encuesta productores de leche (segmento de 0-10 vacas en ordentildea) 86734 Encuesta productores de leche (segmento de 10-25 vacas en ordentildea) 87735 Encuesta productores de leche (segmento de 50-100 vacas en ordentildea) 8774 Encuesta ferias de ganado 88741 Encuesta Tattersal de Riacuteo Bueno 88742 Procedimiento para deshacerse de los desechos (bostas y purines) 88743 Cantidad promedio de desechos (bostas y purines) en un determinado tiempo 88744 Encuesta FEGOSA Paillaco 88745 Procedimiento para deshacerse de los desechos (bostas y purines) 88746 Cantidad promedio de desechos (bostas y purines) en un determinado tiempo 8975 Entrevista a criaderos de aves 89751 Agriacutecola y aviacutecola ciudad de Valdivia 8976 Entrevista productores de queso 8977 Encuesta industria cervecera 9078 Anaacutelisis Econoacutemico 92 Bibliografiacutea 94
Agradecimientos 97
6
Tabla 1 Biodigestor de Domo Flotante tipo hinduacute 22Tabla 2 Biodigestor de Domo Fijo tipo Chino 22Tabla 3 Biodigestor de Estructura Flexible 23Tabla 4 Biodigestor de Estructura Riacutegida y Gasoacutemetro Externo 24Tabla 5 Biodigestor de Flujo Inducido Estructura Riacutegida y Gasoacutemetro Flexible 25Tabla 6 Detalle de nuacutemero de animales y produccioacuten de purines por tamantildeo de explotacioacuten 37Tabla 7 Detalle de nuacutemero de cabezas de cerdo y produccioacuten de purines por tamantildeo de explotacioacuten en la 38 Regioacuten de Los Riacuteos Tabla 8 Puriacuten producido seguacuten tipo de animal Tattersall 39Tabla 9 Puriacuten producido seguacuten tipo de animal FEGOSA 39Tabla 10 Generacioacuten anual de suero huacutemedo seco y materia orgaacutenica en la regioacuten 41Tabla 11 Estieacutercol de aves seguacuten tamantildeo de explotacioacuten 42Tabla 12 Produccioacuten de cerveza y bagazo para 4 empresas de la Regioacuten de Los Riacuteos 44Tabla 13 Factores de conversioacuten de materia orgaacutenica en biogaacutes 45Tabla 14 Potencial valor teoacuterico de generacioacuten de biogaacutes a partir de la digestioacuten anaeroacutebica de purines 45 de vacunos de lecheriacutea Tabla 15 Produccioacuten de biogaacutes porcino 46Tabla 16 Produccioacuten estimada de biogaacutes para las industrias laacutecteas de la Regioacuten de Los Riacuteos 46
Figura 1 (A - B) Buses funcionando con biogaacutes durante la segunda guerra mundial y posterior a ella 16Figura 2 Esquema de un biodigestor en base a purines 17Figura 3 Caldera a biogaacutes 18Figura 4 (A - B) Caldera a biogaacutes y grupo electroacutegeno a biogaacutes 18Figura 5 Calefactor porcino a biogaacutes Centro de Educacioacuten y Trabajo (CET ) Talca 19Figura 6 Graacutefico temperatura versus produccioacuten de biogaacutes 19Figura 7 (A - B) Aplicacioacuten de biofertilizante 20Figura 8 Biodigestor de domo flotante tipo hinduacute 22Figura 9 Biodigestor de domo fijo tipo Chino Coltauco (Foto) 22Figura 10 Biodigestor de domo flotante tipo hinduacute (Foto) 22Figura 11 Biodigestores de estructura flexible (Foto) 22Figura 12 Biodigestor de domo fijo tipo Chino 23Figura 13 Biodigestor de estructura flexible 23Figura 14 Biodigestor de estructura riacutegida y gasoacutemetro externo 24Figura 15 (A - B) Biodigestor de estructura riacutegida y gasoacutemetro externo (Foto) 24Figura 16 Biodigestor de flujo inducido estructura riacutegida y gasoacutemetro flexible 25Figura 16 (A-B) Biodigestor sistema estructura de hormigoacuten domo flexible agitacioacuten constante y calefaccioacuten 25Figura 17 Planta biogaacutes en la regioacuten de OacuteHiggins para purines de cerdos (Foto) 26Figura 18 Cogeneracioacuten con grupo electroacutegeno de 200 Kw a biogaacutes en planta de Genera Austral 27Figura 19 (A - B) Planta de biogaacutes para residuos laacutecteos de Schwager Energy en Osorno 27Figura 20 Biodigestores de material flexible tipo laguna en la Regioacuten de los Lagos 27Figura 21 Biodigestores en fundo ldquoEl Animardquo sector Purranque 28Figura 22 Esquema de sistema de captacioacuten y transformacioacuten del biogaacutes en energiacutea eleacutectrica en el relleno 28 sanitario Loma Los Colorados Figura 23 Sistema de biodigestioacuten predial para 40 vacas Chiscaihue 28Figura 24 Biodigestor estructura flexible tipo laguna Reumen 28Figura 25 (A - B - C) Biodigestores de estructura riacutegida y domo flotante en la Regioacuten de los Riacuteos 29Figura 26 (A - B) Recoleccioacuten mezcla y llenado biodigestor domiciliario 30Figura 27 Biodigestor domiciliario de estructura riacutegida y cuacutepula flexible para 20 cerdos biogaacutes para cocinar 30Figura 28 Biodigestor estructura flexible para 80 vacas Puyehue 30Figura 29 Clasificacioacuten de biomasas agropecuarias residuales analizadas en este estudio 36Figura 30 Composicioacuten del potencial de biogaacutes regional por tipo de biomasa 50Figura 31 Esquema general de evaluacioacuten social y privada de un SPB 59
IacuteNDICE DE FIGURAS
IacuteNDICE DE TABLAS
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Tabla 17 Potencial de biogaacutes Planta FRIVAL 47Tabla 18 Potencial regional de generacioacuten de residuos orgaacutenicos para la produccioacuten de biogaacutes en la industria de matadero 47Tabla 19 Potencial teoacuterico de biogaacutes generado a partir del estieacutercol de aves 48Tabla 20 Potencial de generacioacuten de biogaacutes a partir de los desechos soacutelidos de la industria de la cerveza 48Tabla 21 Potencial regional biogaacutes total y maacuteximo teoacuterico de generacioacuten de energiacutea eleacutectrica y teacutermica 51Tabla 22 Potencial regional biogaacutes de pequentildea escala y valores de sustitucioacuten de otros combustibles utilizados 52Tabla 23 Ejemplo de autosuficiencia teacutermica familiar a traveacutes de la incorporacioacuten de un biodigestor domiciliario 54Tabla 24 Costo energeacutetico sin proyecto y beneficios de produccioacuten energeacutetica 62-63Tabla 25 Costos de inversioacuten privada 63Tabla 26 Costos de mantencioacuten privada 64Tabla 27 Determinacioacuten del aporte privado y subsidio puacuteblico considerando sustitucioacuten de lentildea (TIR 15) 66Tabla 28 Determinacioacuten del aporte privado y subsidio puacuteblico considerando sustitucioacuten de GLP (TIR 15) 67Tabla 29 Determinacioacuten del aporte privado y subsidio puacuteblico considerando sustitucioacuten de GLP (TIR 10) 68Tabla 30 Especificaciones legales que actualmente son aplicables a proyectos de biogaacutes 77Tabla 31 Potencial de produccioacuten de biogaacutes por animal 85Tabla 32 Materia seca materia orgaacutenica rendimiento de biogaacutes y contenido de metano para el suero de leche 85Tabla 33 Generacioacuten diaria y anual de residuos en materia seca expresados en kg por diacutea y toneladas por antildeo 85Tabla 34 Valores de DBO5 soacutelidos suspendidos totales aceites y grasas presentes en los RILEs generados en 86
la planta FRIVAL Tabla 35 Volumen y materia seca de residuos generados por planta FRIGOBAL al antildeo 87Tabla 36 Flujos financieros 92
AFC Agricultura Familiar CampesinaBIOL Fase liacutequida del digestatoBiometanizacioacuten Generacioacuten de metano a traveacutes de
fermentacioacuten anaeroacutebicaBIOSOL Fase soacutelida del digestatoDBO5 Demanda bioloacutegica de oxiacutegenoDigestato Residuo estabilizado de la digestioacuten anaeroacutebicaERNC Energiacutea Renovable No ConvencionalEstieacutercol Deyecciones (fecas) animalesFRIGOBAL Frigoriacutefico BalmacedaFRIVAL Frigoriacutefico ValdiviaGasoacutemetro Contenedor riacutegido o flexible para el
almacenamiento de gasGJ Giga Joule (1 GJ equivale a 028 MW)GLP Gas Licuado de PetroacuteleoINDAP Instituto de Desarrollo AgropecuarioINE Instituto Nacional de EstadiacutesticasKCAL Kilo caloriacuteaKWh Kilo Watt hora
MH Materia HuacutemedaMOH Materia Orgaacutenica HuacutemedaMOS Materia Orgaacutenica SecaMS Materia SecaMV Materia VerdeMW Mega WattMWe Mega Watt eleacutectricoMWh Mega Watt horaPAS Permisos Ambientales SectorialesPuriacuten Estieacutercol diluido en aguas de lavadoQQM Quintales MeacutetricosRdto RendimientoRIL Residuo Industrial LiacutequidoSEA Servicio de Evaluacioacuten AmbientalSEIA Sistema de Evaluacioacuten de Impacto AmbientalSIC Sistema Interconectado CentralSISS Superintendencia de Servicios SanitariosSPB Sistemas Prediales de BiodigestioacutenTRH Tiempo de Retencioacuten HidraacuteulicaUAE Unidad Animal Equivalente
GLOSARIO
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Publicado por
Instituto de Desarrollo Agropecuario (INDAP) y Gobierno Regional de Los Riacuteos (GORE Los Riacuteos)en el marco de la ldquoPoliacutetica Regional de Desarrollo Silvoagropecuario 2014-2018rdquo a traveacutes delldquoPrograma de Valorizacioacuten de Residuos de la Actividad Silvoagropecuariardquo
Gobierno Regional de Los RiacuteosBernardo OrsquoHiggins Nordm 543 Valdiviahttpwwwgoredelosrioscl
Instituto de Desarrollo Agropecuario (INDAP)Comercio 423Riacuteo BuenohttpwwwindapgobclDerechos Reservados Gobierno Regional de Los Riacuteos Registro de Propiedad Intelectual ISBN A-272244 Valdivia Noviembre de 2016
Coordinacioacuten y revisioacutenMariela Leiva Brintrup profesional de INDAPCarlos Martiacutenez Caacuterdenas profesional de INDAPJorge Balboa Toro profesional Gobierno Regional de Los RiacuteosDaniela Geacutenova Espinoza profesional Secretariacutea Regional Ministerial (SEREMI) de Agricultura
Colaboracioacuten especial de Marianela Rosas Uribe Coordinadora Regional Programa GEF Biogaacutes
Coordinacioacuten generalMario Mendoza Cabrera
FotografiacuteasMario Mendoza Cabrera Biotecsur
EditorAlfredo Erlwein Vicuntildea
AutoresMario Avila GrothusenEliana Sotomayor BohleAlfredo Erlwein VicuntildeaFrancisco Cerda Rosenberg
Disentildeo y diagramacioacutenJavier Tuteleers de Teraacuten
Impresioacuten y encuadernacioacutenImprenta Ameacuterica de Osorno Noviembre de 2016
BIOGAacuteS DE RECURSOS AGROPECUARIOS EN LA REGIOacuteN DE LOS RIacuteOS
Aspectos Generales Experiencias y Potencial de Produccioacuten
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La Misioacuten del Instituto de Desarrollo Agropecuario (INDAP) es contribuir al desarrollo econoacutemico sostenible y a la valorizacioacuten de la Agricultura Familiar Campesina y sus organizaciones mediante una accioacuten de fomento tendiente a fortalecer el capital humano social productivo natural y cultural de hombres mujeres joacutevenes y pueblos originarios en los territorios
Por ello nuestra institucioacuten se encuentra continuamente en la buacutesqueda de nuevas herramientas e investigando distintos procesos productivos que permitan que nuestros agricultores tengan acceso a informacioacuten relevante que facilite la adopcioacuten y aplicacioacuten de tecnologiacuteas acordes con el medio ambiente y sostenibles en el tiempo
La visioacuten de nuestra institucioacuten de fomento productivo nos mueve a actuar en red con otros actores puacuteblicos y privados en beneficio de la Agricultura Familiar Campesina con quienes estamos ligados iacutentimamente Son estas redes que se formalizan a traveacutes de convenios con otras instituciones las que nos permiten trabajar en conjunto y lograr los objetivos planteados
El presente documento detalla el trabajo coordinado entre profesonales de INDAP del Gobierno Regional de Los Riacuteos y la Secretariacutea Regional Ministerial (SEREMI) de Agricultura en el marco de la Poliacutetica Regional de Desarrollo Silvoagropecuario 2014-2018 quienes se dan cita para primero conversar luego discutir y finalmente explorar una de las alternativas energeacuteticas renovables como es la utilizacioacuten del biogaacutes el cual resulta factible de producir en los mismos predios de nuestros agricultores estableciendo una alternativa de
PRESENTACIOacuteN
JORGE SANCHEZ SLATERDirector Regional INDAP Regioacuten de Los Riacuteos
generacioacuten energeacutetica que revaloriza los residuos prediales haciendo eco a la creciente demanda que existe por parte de la Agricultura Familiar Campesina Regional por incorporar Energiacuteas Limpias que permitan desarrollar un manejo cada vez maacutes sustentable de sus unidades productivas
Cabe destacar que la investigacioacuten presentada a continuacioacuten estaacute enmarcada en los pequentildeos y medianos productores pretendiendo ser una herramienta uacutetil que constituya uno de los primeros pasos para evaluar la utilizacioacuten de este tipo de tecnologiacuteas en predios manejados por productores agropecuarios de la Regioacuten de Los Riacuteos
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INTRODUCCIOacuteN1
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En la Regioacuten de Los Riacuteos el sector silvoagropecuario representa el 13 del Producto Interno Bruto y genera el 25 del empleo siendo parte importante del motor econoacutemico regional Es por esta razoacuten que la Estrategia Regional de Desarrollo 2009-2019 establecioacute como imperativo disentildear y ejecutar una poliacutetica orientada a su fortalecimiento La implementacioacuten de esta poliacutetica se desarrolla con eacutenfasis en la investigacioacuten e innovacioacuten para hacer del sector silvoagropecuario y alimentario un sector maacutes competitivo y sustentable que potencie su rol de motor econoacutemico de la regioacuten con especial relevancia en los pequentildeos y medianos productores quienes seraacuten los principales beneficiarios de este instrumento
El presente documento es producto de un trabajo de investigacioacuten de caraacutecter exploratorio sobre el potencial de produccioacuten y utilizacioacuten de biogaacutes en explotaciones silvoagropecuarias de la Regioacuten de Los Riacuteos con eacutenfasis en la pequentildea y mediana agricultura Su finalidad fue reunir antecedentes que orienten la toma de decisiones puacuteblicas y privadas incluyendo informacioacuten teacutecnica y econoacutemica que deacute cuenta del potencial de implementacioacuten de proyectos de biogaacutes de origen agropecuario en la Regioacuten de los Riacuteos Para ello se trabajoacute tanto con informacioacuten secundaria (estudios manuales reportes tesis libros publicaciones cientiacuteficas etc) como con informacioacuten primaria proveniente de las experiencias de miembros del equipo de trabajo del estudio asiacute como de entrevistas a actores relevantes de los diversos rubros con potencial de produccioacuten de biogaacutes
El capiacutetulo dos de esta investigacioacuten hace referencia a los principios y conceptos baacutesicos de la produccioacuten de biogaacutes al anaacutelisis de las alternativas tecnoloacutegicas existentes para su produccioacuten asiacute como del estado actual del arte en la produccioacuten y el uso del biogaacutes tanto en el mundo como en el paiacutes y la regioacuten en particular
El capiacutetulo tres presenta una estimacioacuten de las distintas biomasas agropecuarias residuales disponibles en la regioacuten para la generacioacuten de biogaacutes incluyendo biomasas soacutelidas o liacutequidas provenientes de la produccioacuten pecuaria (lecheriacutea porcinos aves ferias ganaderas) asiacute como de la agroindustria (queso cerveza mataderos) Asimismo se calculan los potenciales teoacutericos de biogaacutes y su energiacutea caloacuterica a partir de las distintas biomasas disponibles Para ello se utilizan factores de conversioacuten especiacuteficos para cada biomasa y atendiendo a las caracteriacutesticas de las explotaciones locales
Finalmente se estima la generacioacuten de energiacutea teacutermica y eleacutectrica seguacuten corresponda a partir del biogaacutes potencial de las distintas biomasas disponibles Tambieacuten se incluye un anaacutelisis de autosuficiencia de biogaacutes para la cocina de una familia rural campesina promedio con algunos caacutelculos respecto a las implicancias en eficiencia energeacutetica y economiacutea
La presente publicacioacuten se realiza por encargo del Instituto de Desarrollo Agropecuario (INDAP) en el marco de la Poliacutetica Regional de Desarrollo Silvoagropecuario a traveacutes del Programa de Valorizacioacuten de Residuos de la Actividad Silvoagropecuaria con financiamiento del Gobierno Regional
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Se analiza en forma exploratoria
el potencial de produccioacuten y
utilizacioacuten de biogaacutes en explotaciones
silvoagropecuarias de la Regioacuten de Los
Riacuteos con eacutenfasis en la pequentildea y
mediana agricultura
El cuarto capiacutetulo aborda una evaluacioacuten econoacutemica de la implementacioacuten de Sistemas Prediales de Biodigestioacuten (SPB) lo que implica produccioacuten y uso de biogaacutes para pequentildeos y medianos productores agroalimentarios Se calculan beneficios costos econoacutemicos y sociales relativos a la implementacioacuten de un SPB mediante un estudio de flujos proyectados ingresos y costos de produccioacuten mantencioacuten y operacioacuten En el aacutembito de la evaluacioacuten mantencioacuten y operacioacuten ademaacutes de un anaacutelisis baacutesico del impacto y de las externalidades positivas que un proyecto de esta naturaleza conlleva
En el capiacutetulo final se analizan las normativas vigentes que regulan tanto los distintos proyectos de generacioacuten de biogaacutes como los procesos productivos asociados y sus eventuales impactos en el medioambiente
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Mario Aacutevila Grothusen
2 DESCRIPCIOacuteN Y ANAacuteLISIS DE ALTERNATIVAS TECNOLOacuteGICAS PARA LA PRODUCCIOacuteN DE BIOGAacuteS
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21 Aspectos metodoloacutegicos
En el presente capiacutetulo se revisoacute bibliografiacutea se incorporaron experiencias visitadas consultas a encargados de biodigestores y la experiencia del autor que cuenta con una decena de proyectos de Biogaacutes ejecutados y en funcionamiento De esta manera se procedioacute a realizar una siacutentesis del estado del arte del biogaacutes desde lo maacutes general hasta llegar a los casos particulares en la Regioacuten de Los Riacuteos haciendo hincapieacute en detalles teacutecnicos especiacuteficos de diferentes modelos de biodigestores y los diversos materiales que se usan en su construccioacuten
22 Digestioacuten anaeroacutebica historia y actualidadLas primeras menciones sobre biogaacutes se remontan al antildeo 1600 En el siglo XVI el cientiacutefico y naturalista Alessandro Volta realizo los primeros experimentos de combustioacuten de biogaacutes producido en pantanos En el antildeo 1890 se construye el primer biodigestor a escala aplicada en la India y en 1896 en Exeter Inglaterra las laacutemparas de alumbrado puacuteblico eran alimentadas por el gas recolectado de los digestores que fermentaban los lodos cloacales de la ciudad
Tras la primera guerra mundial comienzan a difundirse en Europa las llamadas faacutebricas productoras de biogaacutes cuyo producto se empleaba en tractores y automoacuteviles de la eacutepoca (figura 1) En todo el mundo se difunden los denominados tanques Imhoff para el tratamiento de aguas cloacales colectivas y el biogaacutes producido se utilizoacute para el funcionamiento de las propias plantas en vehiacuteculos municipales y en algunas ciudades se lo llegoacute a inyectar en la red de gas comunal
Durante los antildeos de la Segunda Guerra Mundial comienza la difusioacuten de los biodigestores a nivel rural tanto en Europa como en China e India que se transforman en liacutederes en la materia Esta difusioacuten se ve interrumpida por el faacutecil acceso a los combustibles foacutesiles de las deacutecadas posteriores Recieacuten en 1970 producto de una crisis energeacutetica se reinicia con gran iacutempetu la investigacioacuten y difusioacuten del biogaacutes en todo el mundo incluyendo la gran mayoriacutea de los paiacuteses latinoamericanos [1] [2] [3]
Figura 1 (A - B) Buses funcionando con biogaacutes durante la segunda guerra mundial y posterior a ellasup1
sup1 Fuente httpcommunitybysesigncouk
En 1896 en Exeter Inglaterra
las laacutemparas de alumbrado puacuteblico eran
alimentadas por el gas recolectado de los digestores que fermentaban los
lodos cloacales de la ciudad
A B
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Figura 2 Esquema de un biodigestor en base a purinesFuente Biotecsur
Las uacuteltimas dos deacutecadas han sido especialmente fructiacuteferas en cuanto a descubrimientos sobre el funcionamiento microbioloacutegico y bioquiacutemico del proceso de produccioacuten de biogaacutes gracias al nuevo material de laboratorio que permitioacute el estudio de los microorganismos que intervienen en eacuteste y que operan en condiciones anaeroacutebicas Estos progresos en la comprensioacuten del proceso han estado acompantildeados por importantes logros tecnoloacutegicos como la incorporacioacuten de sistemas de agitacioacuten control de temperatura y sistemas de premezcla entre otros
Seguacuten Preston [4] los paiacuteses generadores de tecnologiacutea maacutes importantes en la actualidad son China (maacutes de 5 millones de biodigestores) India Alemania (maacutes de 25000 biodigestores) Holanda Francia Gran Bretantildea Suiza Italia EEUU y Filipinas A lo largo de los antildeos la tecnologiacutea de la digestioacuten anaeroacutebica se ha ido especializando abarcando actualmente diferentes campos de aplicacioacuten con objetivos muy diversos Hoy en Chile existen plantas industriales de biodigestioacuten para tratar los desechos de la industria porcina lechera bovina tratamiento de aguas servidas y RILES de la industria laacutectea como se veraacute en el capiacutetulo 28
23 Descripcioacuten de un biodigestor Un biodigestor es un estanque o contenedor cerrado hermeacutetico e impermeable (tambieacuten llamado Reactor) dentro del cual se deposita el sustrato (material orgaacutenico a fermentar como excrementos de humanos y animales purines hojas pasto frutas y desechos vegetales) agregando agua a la mezcla Dentro del biodigestor se produce la descomposicioacuten anaeroacutebica de la cual se obtiene Biogaacutes y Biofertilizante Este sistema tambieacuten puede incluir una caacutemara o estanque de carga una caacutemara o sistema de decantacioacuten antes del reactor un dispositivo para captar y almacenar el biogaacutes sistemas de agitacioacuten y calefaccioacuten dentro del biodigestor y caacutemaras o estanques de acumulacioacuten post tratamiento a la salida del biodigestor En la fi gura 2 se muestra esquemaacuteticamente el ingreso de sustrato al biodigestor la salida de digestato y la salida de biogaacutes desde la parte superior del biodigestor (Gasoacutemetro) hacia un Grupo Electroacutegeno
Esquema funcional de un biodigestor
Purines Biodigestor Biofertilizante Generador de electricidad y calor
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Figura 4 (A - B) Caldera a biogaacutes y grupo electroacutegeno a biogaacutes
Fuente Biotecsur
24 Biogaacutes El biogaacutes es una mezcla de gases producto de la descomposicioacuten microbioloacutegica que se puede encontrar habitualmente en la superfi cie de pozos o lagunas con deposicioacuten de desechos orgaacutenicos (por ejemplo hojas de aacuterboles plantas o restos de origen animal) durante meses o antildeos Es por esto que se le conoce tambieacuten como el ldquogas de los pantanosrdquo El biogaacutes contiene mayormente metano lo que lo hace interesante como combustible (fi gura 3) la otra gran parte es dioacutexido de carbono que corresponde a un gas incoloro inodoro y no combustible
241 Composicioacuten del biogaacutes
La composicioacuten de biogaacutes depende del tipo de desecho utilizado y las condiciones en que se procesa Generalmente contiene metano CH4 en un rango de 50 a 70 y dioacutexido de carbono CO2 en un rango de 50 a 30 dependiendo especiacutefi camente de los contenidos de carbohidratos proteiacutenas y grasas que contenga el sustrato Ademaacutes el biogaacutes tambieacuten contiene algunas impurezas como aacutecido sulfhiacutedrico H2S agua y algunos compuestos volaacutetiles como hidrocarburos halogenados y siloxanos entre otros [5]
En cuanto a los gases considerados impuros es importante sentildealar al aacutecido sulfhiacutedrico H2S ya que es un compuesto corrosivo y se debe fi ltrar para evitar el deterioro de las caacutemaras de combustioacuten en los motores que se alimentan con biogaacutessup2 En cocinas o calderas se debe considerar salida de gases de combustioacuten a la atmosfera asegurando que no existan escapes que pudieran ser inhalados
242 Caracteriacutesticas y usos del biogaacutes
El biogaacutes por naturaleza es un combustible que en contacto con oxiacutegeno y con una fuente de calor genera fuego Contiene 5600 Kcalmsup3 a presioacuten atmosfeacuterica [6] De forma natural tiene similar olor al gas licuado lo que permite detectarlo al olfato Al ser quemado en una cocina no presenta mal olor Al tener maacutes del 50 de metano es posible utilizarlo de forma similar al gas natural para generar calor en cocinas y calderas o generar energiacutea eleacutectrica con grupos electroacutegenos adaptados para funcionar con biogaacutes (Figura 4)
Figura 3 Caldera a biogaacutesFuente Biotecsur
sup2 Ver NCh 382 antildeo 2004 H2S clasifi ca como Clase 8
A B
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Figura 5 Calefactor porcino a biogaacutes CET (Centro de Educacioacuten y Trabajo) TalcaFuente Biotecsur
25 Fases de la digestioacuten anaeroacutebica y produccioacuten de biogaacutes
En el proceso de biodigestioacuten anaeroacutebica se distinguen cuatro etapas oacute fases
Hidroacutelisis Acidogeacutenesis Acetogeacutenesis Metanogeacutenesis
En la primera fase llamada hidroacutelisis se descomponen las moleacuteculas maacutes complejas como proteiacutenas hidratos de carbono y liacutepidos que son hidrolizados por enzimas producidas por los microorganismos fermentadores De esta descomposicioacuten se producen compuestos solubles como aminoaacutecidos azuacutecares y aacutecidos grasos de cadena larga que pueden ser descompuestos por bacterias acidogeacutenicas Producto de la accioacuten de las bacterias acidogeacutenicas se generan aacutecidos grasos de cadena corta alcoholes hidroacutegeno y dioacutexido de carbono siendo los aacutecidos grasos de cadena corta transformados por los microorganismos acetogeacutenicos en aacutecido aceacutetico hidroacutegeno y dioacutexido de carbono En la uacuteltima etapa las bacterias metanogeacutenicas producen metano a partir del hidroacutegeno dioacutexido de carbono y aacutecido aceacutetico [5]
Es importante destacar que este proceso solo puede realizarse dentro de un rango de temperatura que va desde 1degC hasta los 60degC como maacuteximo y dentro de este rango de temperaturas existen tres rangos donde intervienen diferentes tipos de bacterias metanogeacutenicas con diferentes velocidades de produccioacuten de biogaacutes Estos rangos podemos clasifi carlos en [7]
1 Rango Psicrofiacutelico (desde 1degC hasta 25degC) con producciones lentas de biogaacutes2 Rango Mesofiacutelico (desde 32degC hasta 42degC) con producciones medias de biogaacutes3 Rango Termofiacutelico (desde 50degC hasta los 60degC) con producciones altas de biogaacutes
En la fi gura 6 se observa que a altas temperaturas hay mayor produccioacuten de biogaacutes y en menor tiempo que a bajas temperaturas Por otro lado a menores temperaturas se pueden lograr producciones similares de biogaacutes aumentando el tiempo de residencia o Tiempo de Retencioacuten Hidraacuteulica (TRH) el cual se defi ne como el valor en diacuteas del cuociente entre el volumen del digestor y el volumen de carga diaria
En teacuterminos generales la produccioacuten de biogaacutes a partir de una biomasa particular es proporcional a paraacutemetros tales como el contenido de materia orgaacutenica (medido como DBO5) soacutelidos volaacutetiles (materia combustible) y contenido energeacutetico Ello puesto que la produccioacuten de biogaacutes seraacute proporcional al contenido de carbono disponible
Figura 6 Graacutefi co temperatura versus produccioacuten de biogaacutes [5]
15000
10000
5000
0
Prod
ucci
oacuten d
e bi
ogaacutes
30ordmC
20ordmC
50ordmC
0 50 100 150
Tiempo de residencia
mll
Diacuteas
Cantidad de gasMetano
Existen ejemplos en Chile de diversas aplicaciones para el biogaacutes como refrigeradores y cocinas domiciliarias calderas industriales laacutemparas para calefaccioacuten en planteles porcinos (Figura 5) motores para generar movimiento mecaacutenico y bombas o alternadores para generar electricidad
20
Figura 7 (A - B) Aplicacioacuten de biofertilizante Fuente Biotecsur
261 Ventajas del uso de biol (fase liacutequida)
Dentro de las ventajas del uso del biol podemos mencionar las siguientes
1 Al igual que otros fertilizantes orgaacutenicos permite un mejor intercambio catioacutenico (capacidad que tiene un suelo para retener y liberar iones positivos) en el suelo ampliando la disponibilidad de nutrientes Igualmente ayuda a mantener la humedad y mantiene un microclima adecuado para los organismos vegetales En el caso de purines la biodigestioacuten de estos aumentariacutea la disponibilidad de nitroacutegeno de la biomasa residual Al respecto en el anexo 71 se adjunta una tabla con los resultados de anaacutelisis comparativo entre purines y biol de la zona de Purranque ademaacutes de resultados de otro ensayo
sup3 Sistema de biodigestioacuten a base de tres o maacutes estanques preparados para digerir desechos orgaacutenicos secos o de fase soacutelida
Al respecto los compuestos ricos en lignina tales como madera (y sus derivados) o paja presentan una baja digestibilidad y por ende menor produccioacuten de biogaacutes asiacute como sustratos con sustancias inhibidoras Por otra parte una relacioacuten equilibrada de nutrientes en el sustrato evita una utilizacioacuten incompleta de sustratos Una relacioacuten oacuteptima carbononitroacutegenofoacutesforo (CNP) es alrededor de 12551
26 Biofertilizante
Se le llama Biofertilizante a la materia orgaacutenica (digestato) proveniente del proceso de biodigestioacuten el cual debe pasar dentro del biodigestor entre 30 y 100 diacuteas de TRH dependiendo del tipo de biodigestor y temperatura de trabajo En este proceso parte de la materia orgaacutenica se mineraliza quedando los nutrientes disponibles para las plantas por lo que es un fertilizante natural de buena calidad que se aplica a praderas y cultivos Este producto se compone de una fase soacutelida llamada ldquobiosolrdquo y una fase liacutequida llamada ldquobiolrdquo aunque comuacutenmente se le llama Biofertilizante a ambas fases
Existen biodigestores que utilizan solo la fase liacutequida (con separacioacuten de soacutelidos antes del biodigestor) por tanto el digestato seraacute liacutequido y es aplicable directamente con sistemas de riego por aspersioacuten o carro purinero Otros biodigestores disentildeados para alimentarse con ambas fases (mezcla de soacutelidos y liacutequidos) producen digestato con una mezcla de biol y biosol Para regar esta mezcla se debe utilizar un carro purinero o separar las fases para poder usar el biol en un sistema de riego por aspersioacuten (para evitar que se tapen las boquillas de los equipos de riego) En los biodigestores analizados en este estudio denominados Sistemas Prediales de Biodigestioacuten (SPB) no se contempla el uso exclusivo de residuos soacutelidos sin dilucioacuten como sustrato ya que esto requiere un sistema de biodigestioacuten tipo Batchsup3
En la figura 7 se aprecian aplicaciones de digestato de purines de vacunos tratados en un biodigestor domiciliario y tambieacuten se aprecia un sistema de riego con un carro adaptado para aplicar biol en praderas
A
B
21
2 Se puede aplicar junto con agua en sistemas de irrigacioacuten
3 En pequentildeas cantidades cuando presenta compuestos orgaacutenicos bioestimuladores del crecimiento es capaz de promover actividades fisioloacutegicas y estimular el desarrollo de las plantas sirviendo para el enraizamiento (aumenta y fortalece la base radicular o las raiacuteces de la planta) mejora el follaje mejora la floracioacuten y activa el vigor y poder germinativo de las semillas traducieacutendose todo esto en un potencial aumento significativo de las cosechas
4 Ensayos realizados con diferentes cultivos en diversas partes del mundo muestran que utilizar solo biol seriacutea suficiente para lograr la misma o mayor productividad que usando fertilizantes quiacutemicos [8] [9] [10] [11] [12]
5 Cabe destacar que los desechos orgaacutenicos sometidos al proceso de biodigestioacuten
eliminan la mayoriacutea de patoacutegenos reduciendo draacutesticamente el riesgo de transmitir enfermedades y dispersar semillas de malezas En un anaacutelisis solicitado por la empresa Biotecsur el antildeo 2012 se sometioacute una muestra de RILES de fosas seacutepticas a biodigestioacuten durante 50 diacuteas y se analizaron las muestras digeridas El resultado demostroacute que se elimina la presencia de coliformes y Salmonella principalmente Detalles del anaacutelisis en el anexo 72
262 Ventajas del uso de biosol (fase soacutelida)
A diferencia del biol el biosol contiene la fraccioacuten soacutelida en donde se encuentra la mayor parte del carbono Dentro de las ventajas del uso del biosol al igual que otros fertilizantes orgaacutenicos que contienen carbono podemos mencionar las siguientes
1 Regula la nutricioacuten de las plantas Los cultivos pueden ser fortalecidos y ocurrir una mejora del rendimiento o en la calidad del suelo
2 Confiere a los suelos arenosos una mayor cohesioacuten mejorando con ello la retencioacuten de los nutrientes en el suelo
3 Mejora la estructura y la capacidad de retencioacuten de la humedad favoreciendo la actividad bioloacutegica del suelo y la porosidad del mismo
4 Al combinarlo con materia orgaacutenica acelera el proceso de compostaje
5 Reduce la aplicacioacuten de abono al haberse digerido buena parte de la materia orgaacutenica durante el proceso de biodigestioacuten Esto es e specialmente relevante en relacioacuten al puriacuten fresco
6 Inhibe el crecimiento de hongos y bacterias que afectan a los organismos vegetales
7 Al fortalecer la biologiacutea y fertilidad del suelo reduce los factores de erosioacuten
8 Mejora la disponibilidad de algunos nutrientes en comparacioacuten con el puriacuten tal como se mencionoacute para el biol
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Material Aplicacioacuten Ventaja DesventajaDomo de Acero Para desechos Presioacuten constante de Mayor difi cultado Fibra de vidrio animales salida del biogaacutes y costos de instalacioacutenestructura de ladrillo aguas negras acepta alimentacioacuten y mano de obra engreda semiconstante relacioacuten a un sistema de estructura fl exible
Figura 8 Biodigestor de domo fl otante tipo Hinduacute [13]
Tabla 1 Biodigestor de Domo Flotante tipo Hinduacute
1 Caacutemara de llenado2 Tubo de entrada sustrato3 Caacutemara de biodigestioacuten4 Domo o cupula gasoacutemetro5 Salida de biogaacutes6 Tuberiacutea de salida digestado
27 Materiales tipos y aplicaciones de biodigestoresEn Latinoameacuterica se han desarrollado biodigestores del tipo estructura fl exible buscando bajar los costos mantener la efi ciencia y aumentar la rapidez en su instalacioacuten con la construccioacuten de biodigestores enterrados (tipo laguna) usando la tierra como estructura soportante Esta alternativa combinada con materiales de alta resistencia como geomembranas elaacutesticas y materiales resistentes al biogaacutes permiten una larga vida uacutetil incluso con exposicioacuten solar En las siguientes tablas y fi guras se describen las distintas tecnologiacuteas y materiales para biodigestores maacutes conocidos
Figura 9 Biodigestor de domo fi jo (tipo chino) Sector ColtaucoFuente Biotecsur
Figura 10 Biodigestor de domo fl otante tipo HinduacuteFuente Biotecsur
Figura 11 Biodigestor de estructura fl exible Fuente Biotecsur
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Tabla 2 Biodigestor de Domo Fijo tipo Chino
Material Aplicacioacuten Ventaja DesventajaLadrillo mortero Desechos de animales Larga vida uacutetil (20 antildeos Altos costos de instalacioacutencemento greda aguas negras aproximadamente) alta en relacioacuten a sistema deFibra de Vidrio Metal desechos vegetales presioacuten del biogaacutes 1 a 15m estructura flexible columna de agua se requiere estructura Acepta alimentacioacuten resistente para altas semiconstante presiones del biogaacutes
Figura 12 Biodigestor de domo fijo tipo Chino [13]
1 Caacutemara de llenado2 Tubo de entrada sustrato3 Caacutemara de biodigestioacuten4 Domo fijo gasoacutemetro5 Salida de biogaacutes6 Tuberiacutea de salida digestado7 Caacutemara de acopio digestado
Tabla 3 Biodigestor de Estructura Flexible
Material Aplicacioacuten Ventaja DesventajaPVC Polietileno Todo tipo de desechos Seguacuten material mediana y Requiere mayor proteccioacuten (mangas de 01mm) orgaacutenicos larga vida uacutetil Bajos costos para evitar roturasHDPE EPDM de instalacioacuten en relacioacuten a(geomembranas) sistemas de estructura riacutegida 100 hermeacutetico Acepta alimentacioacuten semiconstante
Figura 13 Biodigestor de Estructura Flexible
1 Caacutemara de llenado2 Tubo de entrada sustrato3 Caacutemara de biodigestioacuten4 Domo o gasoacutemetro flexible5 Salida de biogaacutes6 Tuberiacutea de salida digestado7 Caacutemara de acopio digestado
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Tabla 4 Biodigestor de Estructura Riacutegida y Gasoacutemetro Externo
Material Aplicacioacuten Ventaja DesventajaEstructura de Fibra de Desechos orgaacutenicos Rapidez en la instalacioacuten cuando Difi cultad para realizarvidrio Metal Hormigoacuten liacutequidos y soacutelidos aguas son estanques prefabricados limpieza por las puertas negras (WC) bajos costos de instalacioacuten o tapas de entrada con materiales plaacutesticos Tamantildeos limitados Acepta alimentacioacuten semiconstante
Figura 14 Biodigestor de estructura riacutegida y gasoacutemetro externo
Figura 15 (A-B) Biodigestor de estructura riacutegida y gasoacutemetro externo Fuente Valentina Torres
1 Caacutemara de llenado2 Tubo de entrada sustrato3 Estanque de biodigestioacuten4 Gasoacutemetro externo5 Salida de biogaacutes6 Tuberiacutea de salida digestado7 Caacutemara de acopio digestado8 Estanque con agua
A B
25
Material Aplicacioacuten Ventaja Desventaja
Tabla 5 Biodigestor de Flujo Inducido Estructura Riacutegida y Gasoacutemetro Flexible
Figura 16 Biodigestor de Flujo Inducido Estructura Riacutegida y Gasoacutemetro Flexible
Figura 16 (A - B) Biodigestor sistema estructura hormigoacuten domo fl exible agitacioacuten constante y calefaccioacuten Fuente Biotecsur
1 Estanque de recepcioacuten2 Tubo de entrada sustrato3 Estanque de biodigestioacuten4 Gasoacutemetro fl exible5 Salida de biogaacutes6 Tuberiacutea de salida de digestado7 Estanque de acopio digestado8 Agitador9 Calefaccioacuten
Estructura de Hormigoacuten o Acero impermeabilizado Cubierta fl exible de Geomembranas EPDM PVC HDPE
Alta efi ciencia en relacioacuten a sistemas sin calefaccioacuten y sin agitacioacuten como los anteriores citados Vida uacutetil 20 antildeos (aproximadamente) Recomendado para procesos industriales
Altos costos de inversioacuten en relacioacuten a los sistemas anteriormente citados alta tecnologiacutea instalada (agitacioacuten calefaccioacuten)
Todo tipo de desechos orgaacutenicos
A B
26
28 Experiencias de biodigestioacuten en el paiacutesEn Chile existen actualmente 74 biodigestores instalados de los cuales 18 unidades han sido instaladas para el sector lechero el resto para el tratamiento de aguas servidas y RILES industriales⁴ Ademaacutes en distintas partes del paiacutes se encuentran experiencias de biodigestores aplicados al sector domiciliario para tratar los desechos orgaacutenicos de animales domeacutesticos (cerdos perros aves de corral y ganado)
El tratamiento con biodigestores es una alternativa efi ciente para bajar la Demanda Bioloacutegica de Oxigeno (DBO5) de los residuos orgaacutenicos en otras palabras para reducir su contenido de materia orgaacutenica Es por esta razoacuten que se han instalado biodigestores en grandes plantas de tratamiento como La Farfana en Santiago y Essal Osorno En la planta depuradora La Farfana las empresas Metrogas y Aguas Andina en Santiago producen biogaacutes gracias al proceso de tratamiento de las aguas En esta planta se producen cerca de 24 millones de msup3 anuales de biogaacutes que permite sustituir al gas natural como materia prima en la produccioacuten de gas de ciudad benefi ciando a 100000 usuarios este combustible en la Regioacuten Metropolitana [14] Otras plantas importantes han sido instaladas en planteles de produccioacuten animal en confi namiento (cerdos o aves) de empresas como Agrosuper para el tratamiento de los purines de sus planteles
Los biodigestores de mayor tamantildeo instalados en Chile son de estructura riacutegida y cuacutepula fl exible o con gasoacutemetro externo integran agitacioacuten y calefaccioacuten permanente los cuales se instalan para brindar energiacutea eleacutectrica y solucionar graves problemas de contaminacioacuten Este tipo de biodigestores tienen un mayor costo inicial y poseen sistemas que hacen maacutes complejo y costoso su operacioacuten y mantenimiento Por lo cual solo se han instalado principalmente en grandes lecheriacuteas sobre 1000 vacas estabuladas en criaderos de maacutes de 20000 cerdos y plantas de tratamiento de aguas servidas de gran tamantildeo En la zona central la empresa Genera Austral ha instalado ya dos plantas para tratar los desechos de la produccioacuten porcina a gran escala ldquoSanta Irenerdquo y ldquoLas Pampasrdquo estas plantas se instalaron en la Empresa Max Agro ubicadas en las comunas de Las Palmas y Pichidegua Las plantas tienen una potencia instalada de 800 KW y generan energiacutea eleacutectrica para aproximadamente 2500 familias de la zona circundante [15]
Figura 17 Planta biogaacutes en la Regioacuten de OacuteHiggins para purines de cerdosFuente Genera Austral
⁴ Schwager Energy 2016
27
Estos reactores anaeroacutebicos trabajan a temperaturas de 32 a 42 degC (mesoacutefila) o 52 a 60degC (termoacutefilas) poseen sofisticados sistemas de control y estaacuten generalmente conectados a equipos de co-generacioacuten (electricidad y calor figura 18)
En teacuterminos generales la mayor parte de esta tecnologiacutea se ha incorporado de las experiencias extranjeras pero tambieacuten se estaacute desarrollando y aplicando tecnologiacutea propia para el tratamiento de purines en lecheriacuteas y suero en queseras Este es el caso de dos sistemas instalados por la empresa Schwager Energy (proyecto LampE Laacutecteos y Energiacutea) en la Regioacuten de los Lagos funcionando para digerir desechos de la produccioacuten quesera tales como suero lactosa y aguas de lavado La primera planta instalada en la ciudad de Purranque produce energiacutea eleacutectrica con una potencia instalada de 400 KW para venta al SIC (Sistema Interconectado Central) La segunda planta de este tipo en funcionamiento se encuentra en la ciudad de Osorno (Figura 19) y produce biogaacutes para reemplazo de gas licuado (GLP) en los procesos de produccioacuten de queso [16]
En el sector lechero se han implementado maacutes de una decena de biodigestores desde 20 a 300 vacas en ordentildea durante la uacuteltima deacutecada desarrollaacutendose en la Regioacuten de los Lagos modelos especiacuteficos de biodigestores para el tratamiento de desechos orgaacutenicos en lecheriacuteas En su mayoriacutea corresponden a sistemas de laguna con estructuras superiores flexibles de geomembrana (Figura 20) o reactores de hormigoacuten con gasoacutemetro flexible Estos sistemas producen biogaacutes para generar electricidad y energiacutea teacutermica El biol obtenido se aplica en las praderas como fertilizante natural
Uno de estos ejemplos es la planta de biogaacutes instalada en el Fundo ldquoEl Animardquo sector Purranque Regioacuten de los Lagos (Figura 21) este sistema aprovecha los purines generados en los patios de espera de la sala de ordentildea por una masa de 200 vacas promedio produciendo biogaacutes para calentar el agua requerida en los procesos de limpieza de equipos mejorando el proceso de canalizacioacuten de los purines y obteniendo digestato (residuo estabilizado de la biodigestion) cuya fase liacutequida (biol) se aplica en praderas mediante un sistema de riego Cabe destacar que en este proyecto las aguas servidas del bantildeo de los operarios son ingresadas a los biodigestores En el anexo 71 se presenta el resultado de un anaacutelisis de nutrientes de puriacuten crudo versus digestado para efectos comparativos
A escala domiciliaria se han instalado biodigestores de estructura riacutegida con buenos resultados donde se han hecho funcionar refrigeradores con biogaacutes Una de estas experiencias se realizoacute el antildeo 2008 en la comuna de Empedrado Regioacuten del Maule y otra el antildeo 2010 en Coltauco (Figura 10) En este tipo de biodigestor se incorporan excretas de gallinas cerdos y caballos Asiacute mismo en la Regioacuten de Los Riacuteos se han desarrollado iniciativas descritas en el punto 29
Finalmente si bien los rellenos sanitarios no son biodigestores propiamente tales una importante produccioacuten de biogaacutes en Chile se obtiene de la captacioacuten de eacuteste desde rellenos sanitarios como el caso del relleno Lomas Los Colorados de la empresa KDM en la Regioacuten Metropolitana (Figura 22)
En el Km 35 al sur de Puerto Montt la empresa REXIN utiliza el biogaacutes de su relleno sanitario para calentar los liacutequidos percolados y evaporarlos en una torre eliminando
Figura 18 Co-generacioacuten con grupo electroacutegeno de 200 KW a biogaacutes en planta de Genera Austral Fuente Biotecsur
Figura 19 (A - B) Planta de biogaacutes para residuos laacutecteos de Schwager Energy en Osorno 2016Fuente Biotecsur
Figura 20 Biodigestores de material flexible tipo laguna en la Regioacuten de los Lagos 2010Fuente Biotecsur
A
B
28
Figura 21 Biodigestores en fundo ldquoEl Animardquo sector Purranque 2014Fuente Biotecsur
Figura 22 Esquema de sistema de captacioacuten y transformacioacuten del biogaacutes en energiacutea eleacutectrica en el relleno sanitario Loma Los Colorados [17]Fuente elaboracioacuten propia
Figura 23 Sistema de Biodigestioacuten Predial para 40 vacas Chiscaihue 2015Fuente Biotecsur
Figura 24 Biodigestor estructura flexible tipo laguna Reumen 2015Fuente Biotecsur
asiacute riesgos de contaminacioacuten⁵ Es importante mencionar que los rellenos sanitarios no pueden considerarse tecnologiacuteas alternativas a los biodigestores puesto que la eficiencia de captacioacuten del biogaacutes generado en eacutestos dado que se trata de contenedores abiertos a la recepcioacuten de basura (no hermeacuteticos) fluctuacutea entre un 25 y 75 [18] Ello implica un desaprovechamiento de energiacutea e importantes emisiones de metano (un potente gas con efecto invernadero) a la atmoacutesfera Asimismo por el hecho que los nutrientes se mezclan con diversas sustancias toacutexicas del resto de basura en el caso de rellenos sanitarios no se produce biofertilizante aprovechable
29 Estado actual produccioacuten y uso de biogaacutes en la Regioacuten de Los Riacuteos
En la actualidad en la regioacuten se puede dar cuenta de tres experiencias piloto de produccioacuten de biogaacutes que permitiraacute generar energiacutea teacutermica para calentar agua y utilizarla en los diferentes procesos de produccioacuten o su uso en el hogar El primer piloto es un biodigestor para una lecheriacutea 40 vacas el segundo para una lecheriacutea de 70 vacas y tres pilotos domiciliarios
Caso 1En la localidad de Chiscaihue comuna de Riacuteo Bueno en noviembre de 2015 se instaloacute un SPB para 40 vacas utilizando un pozo como estructura soportante para el biodigestor y una cuacutepula flexible con geomembrana desmontable (Figura 23) El sistema cumple con tratar los purines de forma segura y limpia y generaraacute biogaacutes para calentar 80 litros de agua a 80degC y realizar el lavado de los equipos de la sala de ordentildea
Caso 2En la comuna de Paillaco sector Reumen en noviembre de 2015 se instaloacute un SPB para 70 vacas tambieacuten con sistema de cuacutepula flexible e impermeabilizacioacuten con geomembrana inferior lo que permite trabajar grandes voluacutemenes utilizando un pozo como estructura soportante del volumen interior (Figura 24) El sistema cumple con las normativas vigentes (DS 40 y DS 90) para el tratamiento de los purines de forma segura y limpia generando biogaacutes para calentar 150 litros de agua a 80degC y realizar el lavado de los equipos de la sala de ordentildea
⁵ Fuente wwwrexincl
Relleno sanitarioCampo de pozos
Estacioacuten de succioacuten y quema
Moacutedulos generadores
Transmisioacuten
Transformadores
29
Caso 3El antildeo 2015 la Gobernacioacuten Provincial de Valdivia desarrolloacute un estudio en el marco del proceso de modernizacioacuten y mitigacioacuten de riesgos del Ministerio del Interior sobre el autoabastecimiento hiacutedrico y energeacutetico a partir de la cosecha de aguas lluvias y la produccioacuten de biogaacutes a traveacutes del tratamiento de residuos orgaacutenicos que se llevoacute a cabo en zonas rurales de las comunas de Mariquina (sector costero) Maacutefil y Los Lagos (sector cordillerano) de la provincia de Valdivia proyecto en el cual se habilitaron tres pilotos con biodigestores de proceso continuo para uso domiciliario en la Provincia de Valdivia Los biodigestores operan con estieacutercol de bovino u ovino seguacuten sea la disponibilidad de recursos en cada sector Estos pilotos pretenden estimar la viabilidad del uso de energiacuteas proveniente de la generacioacuten de biogaacutes en sectores apartados de la provincia de Valdivia revalorizando los desechos animales disponibles disminuyendo la emisioacuten de metano y contribuyendo a suplir parte de la demanda energeacutetica necesaria en los hogares de familias rurales que trabajan economiacuteas de subsistencia o con micro emprendimientos cuyos procesos necesiten de energiacutea (ejemplo Artesaniacutea en lana especiacuteficamente el tentildeido de la misma) Estos pilotos estaacuten operando desde agosto de 2015 (figura 25)
210 Experiencias tecnoloacutegicas pertinentes a produccioacuten laacutectea ganadera
En la Regioacuten de Los Lagos existe la mayor cantidad de biodigestores del paiacutes relacionados con produccioacuten laacutectea ganadera existindo 3 tipos de instalaciones
Biodigestores de estructura riacutegida con gasoacutemetro externo de capacidad industrial Este tipo de plantas estaacuten instaladas en Purranque Osorno y Puerto Octay para tratar suero de leche en la produccioacuten quesera
Biodigestores de tipo laguna con estructura superior flexible (gasoacutemetro integrado) para lecheriacuteas principalmente para lecheriacuteas pequentildeas a medianas Este tipo de biodigestores estaacuten instalados en predios lecheros para tratar los purines generados en los patios de espera utilizando el biogaacutes para generar electricidad y calor
Biodigestores de tipo estructura riacutegida y gasoacutemetro flotante principalmente para instalaciones domiciliarias y sistemas de produccioacuten a pequentildea escala Como se mencionoacute anteriormente estos modelos de biodigestores se han instalado tambieacuten en la Regioacuten de los Riacuteos para tratar los desechos de los bantildeos y excrementos de animales
En los biodigestores domiciliarios las bostas recogidas se licuan con agua para ingresarlas al biodigestor (Figura 26) Junto con el puriacuten de animales se puede ingresar las aguas negras y agregar otros desechos orgaacutenicos disponibles como ldquobagazordquo de la produccioacuten de chicha excremento de perros excremento de aves gallinas etc
Figura 25 (A - B - C) Biodigestores de estructura rigida y domo flotante en la Regioacuten de Los Riacuteos 2015Fuente Valentina Torres (A) Patricio Castro (B y C)
A
B
C
30
Figura 26 (A-B) Recoleccioacuten mezcla y llenado biodigestor domiciliario 2008Fuente Biotecsur
Figura 28 Biodigestor estructura flexible para 80 vacas Puyehue 2013Fuente Biotecsur
Es importante destacar que los biodigestores de geomembrana flexible en su mayoriacutea son bolsas con una entrada y una salida por lo que no permiten una limpieza adecuada Esto provoca que se colmate o se sature de solidos (fibra) despueacutes de 2 a 3 antildeos aproximadamente en los casos en que el sustrato que ingresa contiene mucha fibra y poca agua obligando a reemplazar la bolsa completa Es por esta razoacuten que se recomienda instalar biodigestores con cuacutepula desmontable ya sea flexible o riacutegida con gasoacutemetro (Figura 27) que permita realizar limpieza y ademaacutes instalar un buen sistema de rejilla o separacioacuten de soacutelidos antes de ingresar al biodigestor
Ambas tecnologiacuteas Estructura Riacutegida (fibra de vidrio plaacutestico) y Estructura Flexible (figura 28) estaacuten disponibles en el sur de Chile Para predios con maacutes de 11 vacas y que producen en promedio maacutes de 100 litros de purines por diacutea es conveniente considerar biodigestores de estructura flexible ya que los voluacutemenes son maacutes grandes lo que dificulta trabajar con estructuras riacutegidas por los costos de transporte y montaje
Figura 27 Biodigestor domiciliario de estructura riacutegida y cuacutepula flexible para 20 cerdos biogaacutes para cocinar 2008Fuente Biotecsur
A B
31
32
33
Alfredo Erlwein y Eliana Sotomayor
3 ESTIMACIOacuteN DE LA PRODUCCIOacuteN DE BIOMASA GENERACIOacuteN DE BIOGAacuteS Y SU POTENCIAL ENERGEacuteTICO
34
31 Estimacioacuten de las distintas biomasas residuales agropecuarias disponibles para la generacioacuten de biogaacutes en la Regioacuten de Los Riacuteos
La biomasa es toda materia orgaacutenica⁶ en su estado inicial o aquella procedente de la transformacioacuten natural o artificial de la misma La bioenergiacutea o energiacutea de la biomasa corresponde a toda la energiacutea proveniente de la quema directa de materia orgaacutenica o a traveacutes de los combustible derivados de eacutesta (ya sea en estado gaseoso como el biogaacutes o en forma liacutequida como los biodiesel) [19] El hecho de que se trate de una transformacioacuten reciente excluye de este grupo a los combustibles foacutesiles como el carboacuten el petroacuteleo o el gas natural [19] [20] Seguacuten su origen la biomasa puede clasificarse en
Natural Corresponde a toda la materia orgaacutenica que se encuentra en la naturaleza sin ninguacuten tipo de intervencioacuten humana como por ejemplo el material orgaacutenico muerto en un bosque
Residual Proveniente de procesos orgaacutenicos (como los agropecuarios) o artificializados (como los agroindustriales) Algunas veces esta biomasa puede tener alguacuten valor y es posible su recoleccioacuten pasando de ser un residuo a un insumo productivo
Agriacutecola Corresponde a la biomasa de cultivos agriacutecolas
Es importante destacar que si bien la bioenergiacutea proveniente de biomasa agriacutecola (cultivos) es teacutecnicamente posible ha sido realizada en diversos paiacuteses y presenta un dilema eacutetico en relacioacuten a la seguridad alimentaria cuando superficies de aptitud agriacutecola son utilizadas para la generacioacuten de energiacutea y no para el suministro de alimentos Adicionalmente teniendo en cuenta las proyecciones mundiales del crecimiento demograacutefico y el aumento de la degradacioacuten de tierras producto del manejo inadecuado la erosioacuten el cambio climaacutetico y la viabilidad de la bioenergiacutea a traveacutes de cultivos agriacutecolas no resulta una alternativa sostenible y justa a los combustibles foacutesiles En contraposicioacuten la bioenergiacutea y en particular el biogaacutes proveniente de residuos agriacutecolas se visualiza como una tecnologiacutea clave en la transicioacuten hacia una era de energiacuteas renovables pues no solo utiliza como insumo desechos de un proceso anterior sino que permite generar energiacutea con bajo impacto ambiental y social En consideracioacuten con lo anterior el potencial de biogaacutes soacutelo se calculoacute en base a la existencia de residuos dejaacutendose fuera los cultivos agriacutecolas en este estudio
No obstante es relevante notar que en determinadas situaciones el uso de cantidades limitadas de cultivos agriacutecolas para la produccioacuten de biogaacutes podriacutea generar beneficios y externalidades positivas en la disminucioacuten de la presioacuten sobre el bosque en el caso de comunidades rurales que dependen de lentildea para la generacioacuten de calor y cocina (ver ejemplo en capiacutetulo 334)
⁶ Compuesto proveniente de restos de organismos vivos o muertos La parte viva son las raiacuteces de las plantas bacterias lombriacuteces algas hongos etc La parte muerta son los restos muertos o en descomposicioacuten hojarascas madera y estieacutercol wwwfaoorgdocrep009ah645sAH645S05htm
La bioenergiacutea y en particular el
biogaacutes provenientes de
residuos agriacutecolas se visualizan como
una tecnologiacutea clave
en la transicioacuten hacia una era de energiacuteas renovables
35
311 Aspectos metodoloacutegicos
Para efectos de caacutelculo se consideraron diversas fuentes bibliograacuteficas disponibles en algunos casos el estudio se enfocoacute en anaacutelisis de casos detallaacutendose todos estos a lo largo del capiacutetulo Asimismo una importante base metodoloacutegica la constituyen tesis de pre y postgrado especiacuteficas en relacioacuten a estimacioacuten de potenciales de biogaacutes en la Regioacuten de Los Riacuteos [19] [20] [21] dirigidas por el primer autor de este capiacutetulo en donde se plantean estructuras y meacutetodos de investigacioacuten al tiempo que se generan bases de datos e informacioacuten relacionada Toda esta informacioacuten es actualizada en el presente estudio y ampliada a otros recursos no estudiados previamente Soacutelo se incluyeron recursos del sector agropecuario no consideraacutendose otras materias primas con potencial de produccioacuten de biogaacutes tales como los lodos de plantas de tratamiento de aguas o de salmonicultura Tampoco fueron considerados los cultivos agriacutecolas para bioenergiacutea puesto que tal como se analiza en el texto eacutestos son cuestionados ambiental y eacuteticamente a excepcioacuten de casos justificados de pequentildea escala
Dentro de los supuestos asumidos en este capiacutetulo se encuentran
Lecheriacuteas
Energiacutea biogaacutes=6 Kwhmsup3 (se asume 60 de metano) Dilucioacuten de purines constante y equivalente a 50 Periacuteodo produccioacuten lechevaca= 6 mesesantildeo⁷ Condiciones y superficie de corralanimal constante⁸ Produccioacuten de fecasanimal constante 10 del peso vivo⁹ Diferencia de pesoanimal seguacuten segmento productivo
Ferias Ganaderas
Funcionamiento 52 semanas antildeo 1 diacutea semana Permanencia de animales 15 diacuteas semana Rendimiento de estieacutercol liacutequido 40 msup3 de biogaacutes estieacutercol liacutequido
Productores de cerdos
Recoleccioacuten de estieacutercol 40 de estimacioacuten en base a diversas situaciones animales en pastoreo pastoreo con encierro nocturno y estabulacioacuten permanente
Rendimiento de estieacutercol liacutequido 60 msup3 estieacutercol liacutequido
Aves
70 msup3 biogaacutes msup3 estieacutercol
⁷ Se asume que en la AFC y pequentildea agricultura los partos y produccioacuten lechera se concentran en el periacuteodo primaveral tendiendo a la estacionalidad maacutes que al funcionamiento continuo Asimismo se asume que en este segmento productivo los periacuteodos de lactancia son menores que en los planteles altamente tecnificados o de gran escala
⁸ La cantidad de purines de un plantel estaacute determinada por la capacidad de recoleccioacuten de estieacutercol (principalmente en los patios de espera) y el grado de dilucioacuten (determinado fuertemente por la separacioacuten de aguas lluvias a traveacutes de techumbre y canaletas) La extensioacuten de los patios y techumbres variacutea sustantivamente entre planteles variabilidad que se obviacutea para efectos de caacutelculo
⁹ Como se aprecia posteriormente se establecen pesos por animal diferentes para cada tamantildeo de plantel bajo la premisa que planteles maacutes grandes y tecnificados presentaraacuten animales maacutes grandes (vacas de alta produccioacuten) que planteles menores
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Cerveceriacuteas
El porcentaje de metano de este tipo de biogaacutes es de 70 (alto) entonces la cogeneracioacuten tiene mayor eficiencia que generacioacuten de purines en AFC logrando 3Kwh teacutermico y 25Kwh eleacutectricomsup3 de biogaacutes
En este estudio se analizoacute la biomasa residual agroalimentaria disponible en la Regioacuten de Los Riacuteos con potencial para generacioacuten de biogaacutes clasificaacutendola como biomasa residual huacutemeda y biomasa residual soacutelida (Figura 29)
Figura 29 Clasificacioacuten de biomasas agropecuarias residuales analizadas en este estudio (adaptado de CNE-GTZ [22])
BIOMASA
Biomasa soacutelida
Biomasa liacutequida
Estieacutercol aviacutecola
Industria cervecera
Estieacutercol vacuno
Estieacutercol porcino
Ferias ganaderas
Industria quesera
Residuos de matadero
Dado que las diferentes biomasas variacutean en formato (liacutequido o soacutelido) el contenido de humedad y potencial de generacioacuten de biogaacutes no son presentadas comparativamente en este capiacutetulo sino en el proacuteximo en teacuterminos de produccioacuten de biogaacutes potencial
312 Biomasa residual liacutequida
Se considera biomasa residual liacutequida a aquellos residuos que contienen menos del 10 de materia seca Entre ellos es posible destacar a los residuos provenientes del tratamiento de aguas residuales domiciliarias la agroindustria y los procesos agropecuarios (purines de porcino y vacuno) [20]
3121 Puriacuten de vacuno de lecheriacutea
El puriacuten de vacuno corresponde a la mezcla producida por las excretas y orina de las vacas el agua utilizada para el lavado de las instalaciones del plantel y las aguas lluvias captadas en los corrales de espera En el caso de las lecheriacuteas de la zona sur de Chile debido a la caracteriacutestica climaacutetica de alta pluviosidad las aguas lluvia y las aguas de lavado (de equipos e infraestructura) representan casi la mitad de los purines generados en las lecheriacuteas [20]
37
En la regiones de Los Riacuteos y Los Lagos una vaca en ordentildea produce en promedio 105 litros puriacutendiacuteasup1ordm En general la generacioacuten de purines estaacute determinada por el manejo a nivel predial el sistema de produccioacuten ya sea estabulado (con recoleccioacuten de excretas) o en base a pastoreo (excretas en potrero no son utilizables) [21] y las dimensiones del patios de espera que determinan en gran medida la cantidad del agua lluvia colectada En la Regioacuten de Los Riacuteos los animales estabulados no alcanzan el 5 por lo cual la gran mayoriacutea del estieacutercol generado de caracteriacutesticas soacutelidas no es recolectado quedando como abono en los potreros pastoreados [22]
De acuerdo a la literatura y entrevistas realizadas a productores de la regioacuten de Los Riacuteos se determinoacute que un animal produce en excretas el equivalente al 10 de su peso vivo al diacutea y la dilucioacuten de las excretas es de aproximadamente un 50 [20] lo que resulta en una produccioacuten de puriacuten equivalente al 20 del peso vivo por vaca al diacutea Es importante considerar que lo anterior estima solo el periodo colectable el que corresponde entre a 3 a 4 horas diarias por 6 meses al antildeo por vaca en el caso de las explotaciones pequentildeas y medianas
Conjuntamente se determinoacute el peso promedio de la vaca en ordentildea de acuerdo a la clasificacioacuten de estratos seguacuten tamantildeo predial Los estratos se determinaron de acuerdo a la tenencia de vacas promedio en ordentildea por productor siendo mayor el peso en los planteles de mayor tamantildeo Esta segmentacioacuten se realizoacute en base a la clasificacioacuten realizada por el Instituto Nacional de Estadiacutesticas (INE) [23] el cual define como pequentildeos productores lecheros a aquellos que poseen un rebantildeo ganado de entre 10 a 49 cabezas De la misma manera el Instituto de Desarrollo Agropecuario (INDAP) se refiere a este segmento como Agricultura Familiar Campesina (AFC)rdquo sup1sup1 Para el segmento superior a 50 vacas promedio en ordentildea se realizoacute el anaacutelisis tambieacuten en base a la informacioacuten entregada por la Encuesta de Ganado Bovino [23] Los resultados se presentan en la tabla 6 Detalles de caacutelculo y coeficientes en anexo 731
sup1sup1 Los estratos definidos para el segmento de AFC se estructuraron en base a la informacioacuten entregada por los programas de fomento SAT PAP PDTI y PRODESAL de INDAP
sup1ordm Variacutea entre 34 a 260 lt puriacuten vaca diacutea
Tabla 6 Detalle de nuacutemero de animales y produccioacuten de purines por tamantildeo de explotacioacuten
Vacas en Vacas en Pesovaca Establo Purines ordentildea ordentildea (kg)sup1sup2 (hrdiacutea) (msup3antildeo)
0 a 9 1625 450 3 3336 10 a 24 4288 450 3 8804 25 a 49 3453 500 4 10503 50 a 99 8751 500 4 26618 100 a 299 17967 550 4 60115 300 y mas 81153 600 4 296208 Total 115148 405584
Fuente elaboracioacuten propia en base a INE 2011 [23]
Un animal produce en excretas el
equivalente al 10 de su peso vivo al diacutea y la dilucioacuten de las excretas es de
aproximadamente un 50
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De acuerdo a la tabla 6 se puede determinar que la Regioacuten de Los Riacuteos genera anualmente 405 mil msup3 de purines provenientes de la lecheriacutea de los cuales el 56 corresponde a explotaciones de pequentildeos productores
3122 Estieacutercol de porcino
El sector porcino no presenta cifras significativas en la Regioacuten de Los Riacuteos [24] A pesar de la existencia de empresas que elaboran productos en base a carne de cerdo en la regioacuten la mayoriacutea obtiene la materia prima desde criaderos ubicados en otras regiones como La Araucaniacutea y Biacuteo Biacuteo incluso a traveacutes de importaciones desde Canadaacute y Estados Unidos [25] No obstante la crianza de cerdos constituye una actividad que genera aportes a la economiacutea local especialmente en zonas rurales y sub-urbanas
Para propoacutesitos del estudio se estimoacute la disponibilidad de biomasa residual huacutemeda proveniente de la crianza de cerdo a partir de tres tamantildeos de explotacioacuten Ademaacutes se asumioacute una produccioacuten de 0003 msup3 de estieacutercoldiacutea [26] y una eficiencia de recoleccioacuten de un 40 En la tabla 7 se determina el total de cabezas de cerdo por estrato y la disponibilidad de produccioacuten anual de biomasa para este rubro en Los Riacuteos Detalles de caacutelculo y coeficientes en anexo 731
sup1sup2 Datos de peso de animales fueron obtenidos de entrevistas a productores de la Regioacuten
Tabla 7 Detalle de nuacutemero de cabezas de cerdo y produccioacuten de purines por tamantildeo de explotacioacuten en la Regioacuten de Los Riacuteos
Rango Cabezas de cerdos Estieacutercol (msup3antildeo)Menos de 50 cabezas 31924 13983Maacutes de 50 y menos de 500 1594 698Maacutes de 500 700 307Total 34218 14988
Fuente Elaboracioacuten propia en base al Censo Silvoagropecuario 2007 [24]
De acuerdo a la tabla anterior la disponibilidad de materia orgaacutenica generada por la produccioacuten de porcinos en la Regioacuten de los Riacuteos es de 15 mil msup3antildeo El segmento que corresponde a la agricultura familiar campesina (menos de 50 cabezas de porcino) genera un 93 de la biomasa total de excretas de porcinos producida en la regioacuten
3123 Ferias ganaderas
En la Regioacuten de Los Riacuteos existen dos ferias de remate FEGOSA ubicada en la comuna de Paillaco y Tattersall ubicada en la comuna de Riacuteo Bueno Para la estimacioacuten de la produccioacuten de biomasa (principalmente purines bovinos pero tambieacuten excretas de otras especies asiacute como residuos orgaacutenicos de las faenas) se utilizoacute la informacioacuten que ambos establecimientos publican semanalmente sobre precios y cantidad de animales rematados ademaacutes de la informacioacuten proveniente de entrevistas Detalle de entrevistas anexo 74
La disponibilidad de materia orgaacutenica
generada por la produccioacuten de porcinos en la Regioacuten de Los
Riacuteos es de 15 mil msup3antildeo
39 Tabla 8 Puriacuten producido seguacuten tipo de animal Tattersall Tabla 9 Puriacuten producido seguacuten tipo de animal FEGOSA
En relacioacuten al manejo de purines Tattersall almacena las aguas de lavado y posteriormente las traslada a una planta procesadora que filtra y separa los compuestos soacutelidos (excretas) de los liacutequidos Los liacutequidos son eliminados a traveacutes del alcantarillado y los soacutelidos son incorporados a las demaacutes excretas producidas semanalmente por los animales rematados y luego son retirados del recinto (anexo 742 entrevista Tattersal) FEGOSA por su parte realiza un manejo similar con las aguas de lavado Estas son almacenados en dos pozos purineros y una vez que los pozos se encuentran llenos los purines son trasladados a una planta procesadora (anexo 745 entrevista FEGOSA)
Para la determinacioacuten de la disponibilidad de biomasa residual huacutemeda de las ferias de ganado se analizaron datos de la temporada 2014 considerando 51 remates para el caso de Tattersal y 52 para FEGOSA Ademaacutes seguacuten informacioacuten recopilada en terreno se determinoacute una permanencia de 15 diacuteas promedio de los animales en ambas ferias
Los paraacutemetros utilizados para determinar la cantidad de puriacuten producido por animal se obtuvieron del estudio de Deublein y Steinhauser [32] (informacioacuten detallada en el anexo 731) En las tablas 8 y 9 se detallan las cantidades de estieacutercol liacutequido producido seguacuten tipo de animal para cada feria
Feria Tipo de Puriacuten animal Cabezasantildeo (msup3antildeo)
Bovinos 40197 123000
Tattersall Porcinos 2686 827
Ovinos 3599 1455
Equinos 7 18
Total 46489 125308
Feria Tipo de Puriacuten animal cabezasantildeo (msup3antildeo)sup1sup3
Bovinos 34676 57909
FEGOSA Porcinos 1785 280
Ovinos 1784 670
Equinos 258 664
Total 38503 59523
sup1sup3 Diferencias en produccioacuten de puriacutencabeza entre ferias se debe a diferente tipos de ganado en remates En el caso de vacunos dado por proporciones de vacas vacunos de engorda vacas de produccioacuten lechera bueyes toro de reproduccioacuten vacunos joacutevenes (2 antildeos) y ternero de crianza (1 antildeo) Vacas vacunos de engorda
Seguacuten las tablas anteriores es posible determinar que la mayor cantidad de materia orgaacutenica es producida en Tattersall la que junto con la biomasa generada por FEGOSA suman aproximadamente 185 mil msup3 de biomasa residual liacutequida proveniente de ferias ganaderas en la Regioacuten de Los Riacuteos
3124 Industria quesera
Las materias primas animales y vegetales para la elaboracioacuten de productos alimenticios generan abundantes residuos susceptibles de ser aprovechados para la produccioacuten de biogaacutes El uso de estos residuos incrementa la productividad en las plantas productoras dando simultaacuteneamente una solucioacuten a problemas ambientales
Fuente Elaboracioacuten propia Fuente Elaboracioacuten propia
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Dentro de los residuos provenientes de la agroindustria con mayor potencial en la Regioacuten de Los Riacuteos se encuentra la industria laacutectea y caacuternica [27]
En la Regioacuten se elaboran diversos productos derivados de la leche tales como quesos queso fresco y quesillo leche fluida mantequilla crema fresca manjar yogurt y otros siendo quesos dentro de los productos con igual unidad de medida (kilogramos) el producto que presenta mayor elaboracioacuten (kg) [28] Por otro lado de la totalidad de los productos laacutecteos la produccioacuten de queso es la uacutenica que genera un residuo (o subproducto seguacuten el uso que se le deacute) de alta carga orgaacutenica llamado ldquolactosuerordquo
El lactosuero fue considerado por largo tiempo como un desecho difiacutecil de tratar y eliminar debido a las grandes cantidades producidas en la industria del queso Sin embargo actualmente es una de las materias primas maacutes usadas en el aacutembito alimentario Su principal aplicacioacuten es la alimentacioacuten animal especialmente como sustituto de la leche en la alimentacioacuten de criacuteas de rumiantes y porcinos pero tambieacuten en procesos de criacutea y engorde Sin embargo la recogida y posterior secado del lactosuero para la obtencioacuten de productos en polvo resulta uacutenicamente rentable para grandes voluacutemenes de lactosuero por lo que las pequentildeas y medianas queseriacuteas no pueden almacenar en sus instalaciones las cantidades necesarias para rentabilizar su transporte En estos casos las opciones de gestioacuten pasan por su eliminacioacuten mediante vertido la aplicacioacuten a terrenos o su uso directo en alimentacioacuten animal alternativas que sin embargo presentan riesgos tanto ambientales como sanitarios si no se realizan de manera adecuada y controlada Hoy en diacutea la posibilidad de introducir un tratamiento bioloacutegico para el lactosuero como la digestioacuten anaerobia se presenta como una opcioacuten factible que puede permitir gestionar y valorizar econoacutemicamente este sustrato gracias al aprovechamiento energeacutetico del biogaacutes [29] [25]
En la Regioacuten de Los Riacuteos la produccioacuten de queso fue de 515 millones de kilogramos durante el 2013 cifra inferior en -01 (003 millones de kilos menos) que el 2012 representando 444 del total de queso producido a nivel nacional [28] Actualmente en la Regioacuten existen 39 faacutebricas en funcionamiento autorizadas por el Servicio de Salud (anexo 732) las cuales para fines praacutecticos de este estudio seraacuten divididas en laacutectea mayor y laacutectea menor seguacuten se define a continuacioacuten
bull Laacutectea mayor corresponde a las plantas lecheras cuyos antecedentes productivos son recopilados mensualmente por la Oficina de Estudios y Poliacuteticas Agrarias ODEPA Se le denomina mayor porque entre ellas se encuentran las empresas que procesan un volumen de leche superior a la industria laacutectea menor [28]
bull Laacutectea menor corresponde a las empresas cuyos antecedentes son recopilados trimestralmente por el Instituto Nacional de Estadiacutesticas y que en general cuentan con niveles de produccioacuten menor [28]
En este estudio se asumioacute que la mayor parte de estos residuos corresponden a lactosuero sin considerar los residuos provenientes del lavado de estanques derrames u otros Ademaacutes de acuerdo a informacioacuten bibliograacutefica [27] y datos recopilados en entrevistas a productores se estimoacute que por kilogramo de queso producido se generan 9 kilogramos de suero
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Tabla 10 Generacioacuten anual de suero huacutemedo seco y materia orgaacutenica en la Regioacuten
INDUSTRIA Queso promedio Suero huacutemedo Suero seco Materia orgaacutenica anual 2013-2014 (kg) (kg) (kg) (Ton MS)Laacutectea menor 1458477 13126289 787577 689Laacutectea mayor 49843252 448589264 26915356 23551Total 51301728 461715552 27702933 24240
Seguacuten la tabla 10 la disponibilidad estimada de materia orgaacutenica proveniente de la industria quesera en la Regioacuten de Los Riacuteos es de 24 mil toneladas de las cuales el 3 corresponde a productores del segmento ldquolaacutectea menorrdquo
3125 Residuos de beneficio de ganado (mataderos)
La actividad industrial de matanza de ganado genera una gran cantidad de residuos soacutelidos de variada composicioacuten provenientes de las diferentes etapas del proceso Dentro de estos residuos soacutelidos se encuentran subproductos no utilizados (viacutesceras verdes cabezas patas) subproductos utilizados (viacutesceras rojas cuero) grasas estieacutercol contenido ruminal y decomisos de matadero Estos residuos suponen un sustrato muy adecuado para la biometanizacioacuten [30]
Aproximadamente entre un 20 y un 50 del peso del animal no es apto para el consumo [20] Por lo tanto la mayor parte de los desechos deben manejarse cuidadosamente en lo referente a su minimizacioacuten recoleccioacuten procesamiento y uso (reutilizacioacuten) lo que disminuye considerablemente los dantildeos ocasionados al medio ambiente a los recursos naturales renovables y a la salud humana [30]
Para el anaacutelisis potencial de produccioacuten de biogaacutes a partir de residuos de mataderos en la Regioacuten de Los Riacuteos en base a la metodologiacutea desarrollada por Vermehren [27] se cuantificaron los residuos de dos mataderos autorizados Frigoriacutefico Valdivia y Frigoriacutefico Balmaceda (en adelante FRIVAL y FRIGOBAL respectivamente) Para poder determinar la cantidad de residuos de beneficio de ganado soacutelo se consideraron ambas plantas de procesamiento dejando de lado otras fuentes posibles tales como mataderos clandestinos o faenamientos realizados en sectores rurales En el caso de la planta FRIGOBAL el flujo de residuos anuales se encuentra disponible en la Superintendencia de Servicios Sanitarios (SISS) y se utilizoacute como base la misma informacioacuten utilizada para la planta FRIVAL (Tabla 33 anexo 731)
De esta forma seguacuten el promedio de la produccioacuten regional de queso para laacutectea mayor y laacutectea menor entre los antildeos 2013 y 2014 con datos de ODEPA y la cantidad de suero generado por unidad de queso producido se estimoacute la generacioacuten anual de lactosuero para la regioacuten (ver tabla 10) Detalle de coeficientes de caacutelculo en tabla 32 anexo 731
La disponibilidad estimada de
materia orgaacutenica proveniente de la industria quesera
en la Regioacuten de Los Riacuteos es de
24 mil toneladas
Fuente Elaboracioacuten propia
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Para estimar los residuos de ambos mataderos se utilizoacute como base lo expuesto en la Declaracioacuten de Impacto Ambiental de la planta FRIVAL presentado en el Sistema de Evaluacioacuten Ambiental [24] en donde se caracterizan sus RILEs (tabla 34 anexo 731) El volumen del flujo diario de residuos liacutequidos generados en la planta FRIVAL es de 650 msup3 [31] asumiendo un funcionamiento de la planta durante los 365 diacuteas del antildeo De acuerdo a esto y considerando los datos presentados en las tablas 33 y 35 del anexo 731 se obtuvieron los valores de materia seca La cantidad total de materia orgaacutenica para la planta FRIVAL fue de 495 tonantildeo y FRIGOBAL 25 tonantildeo
313 Biomasa residual soacutelida
La biomasa residual soacutelida incluye a todos los productos orgaacutenicos no utilizados en las actividades agriacutecolas y ganaderas las forestales y la de los procesos de las industrias agroalimentarias y de transformacioacuten de la madera Algunos ejemplos de este tipo de biomasa son la paja el orujo desechos de poda y raleos aserriacuten residuos de matadero aceites y grasas lodos provenientes de plantas de tratamiento de aguas (industriales y domeacutesticas) residuos soacutelidos urbanos y estieacutercol aviacutecola [20]
3131 Estieacutercol aviacutecola
El estieacutercol aviacutecola se considera como biomasa residual soacutelida para las aves destinadas a la produccioacuten de carne este estieacutercol se halla mezclado con una cama de aserriacuten denominaacutendose Guano de Ave para Carne (GAC) [20]
En este estudio se clasificoacute la produccioacuten de aves para la Regioacuten de Los Riacuteos en dos estratos definidos como pequentildea y mediana explotacioacuten [32] La disponibilidad de biomasa se estimoacute asumiendo que la produccioacuten diaria de estieacutercol liacutequido por ave es de 00001 msup3 [33] [26] con una eficiencia de recoleccioacuten del 50 A continuacioacuten la tabla 11 detalla la cantidad de biomasa disponible en pequentildeas y medianas explotaciones Seguacuten eacutesta la produccioacuten anual de biomasa residual soacutelida proveniente de las pequentildeas y medianas explotaciones de la Regioacuten de Los Riacuteos es de 66 mil msup3 al antildeo
Rango Total aves Estieacutercol animal (msup3antildeo)Pequentildeas explotaciones 270000 4928Medianas explotaciones 95000 1734Total 365000 6662
Tabla 11 Estieacutercol de aves seguacuten tamantildeo de explotacioacuten
El estieacutercol aviacutecola se considera
como biomasa residual soacutelida
a diferencia del estieacutercol
bovino y que al combinarse con agua (purines)
se clasifica como biomasa liacutequida
Fuente Elaboracioacuten propia
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3132 Industria cervecera
La elaboracioacuten de la cerveza trae consigo la generacioacuten de residuos soacutelidos tales como orujo cerveceros (o bagazo) levaduras y los lodos generados durante el tratamiento de las aguas residuales En particular el bagazo constituye un residuo con valor ganadero bovino dado su alto contenido caloacuterico y alta palatabilidad pese a sus restricciones de aprovechamiento dada su raacutepida perecibilidad En caso de no poder aprovecharse estos residuos el proceso de digestioacuten anaerobia ofrece ventajas sustanciales para el tratamiento de los residuos orgaacutenicos generados por esta industria dada la posibilidad de generar energiacutea renovable a traveacutes de la generacioacuten de biogaacutes [34] En particular el bagazo dado su contenido caloacuterico presenta una buena generacioacuten de biogaacutes
El consumo de cerveza artesanal en Chile equivale soacutelo al 2 del total del mercado de bebestibles pero ha ido creciendo con fuerza en un orden del 30 anual [35]
Debido a su popularidad la industria de la cerveza se ha ido diversificando Es por eso que hoy en diacutea se puede hablar de tres categoriacuteas los cerveceros caseros las mini cerveceriacuteas y las cerveceriacuteas industriales [36]
bull Los cerveceros caseros poseen equipos rudimentarios que permiten repetir de forma casera la misma receta en distintas producciones
bull Las mini cerveceriacuteas (cerveceros artesanales pequentildeos fabricantes) tienen un equipamiento maacutes sofisticado que el de los cerveceros caseros tanques bombas filtros entre algunos pero no llegan al nivel de industrializacioacuten que otras cerveceriacuteas
bull Las cerveceriacuteas industriales poseen mayor equipamiento y tecnologiacutea en el proceso produciendo miles de litros que son comercializados en el mercado nacional e internacional
En la Regioacuten de Los Riacuteos la produccioacuten de cerveza ha aumentado considerablemente durante los uacuteltimos antildeos existiendo actualmente un total de 23 cerveceriacuteas formalizadas y 8 en viacuteas de formalizacioacuten [37]
Del grupo de las 23 empresas formalizadas existentes en la Regioacuten de Los Riacuteos se determinoacute la produccioacuten de bagazo para 4 empresas representativas del grupo de mini cerveceriacuteas (cerveceros artesanales pequentildeos fabricantes) De acuerdo a la informacioacuten recopilada en entrevistas realizadas a los productores (anexo 77) se estimoacute una equivalencia de 3 a 4 kilos de malta por litro de cerveza y un 27 de materia seca para bagazo seguacuten lo determinado en anaacutelisis de laboratorio A continuacioacuten en la tabla 12 se detalla la produccioacuten de bagazo para cada empresa
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Tabla 12 Produccioacuten de cerveza y bagazo para 4 empresas de la Regioacuten de Los Riacuteos
Empresas Litros cerveza antildeo Kg maltaantildeo Kg bagazoantildeoA 204000 51000 86400B 16800 4800 8132C 7680 2400 4066D 14400 4800 8132Total 242880 63000 106730
En base a informacioacuten recopilada se estimoacute que la produccioacuten de cerveza de los 4 productores presentados en la tabla 12 representan el 5 de la produccioacuten de la Regioacuten Es decir la produccioacuten de cerveza de la Regioacuten de Los Riacuteos bordea los 50 mil hectolitros lo que representa una produccioacuten de 2 mil toneladas de bagazo al antildeo
32 Potencial teoacuterico de biogaacutes a partir de las biomasas disponibles
321 Aspectos metodoloacutegicos
Este capiacutetulo tiene como objetivo estimar el potencial teoacuterico de biogaacutes es decir la metanizacioacuten de toda la materia orgaacutenica disponible seguacuten se calculoacute en el capiacutetulo anterior Es importante afirmar que pese a que los recursos de biomasa pueden variar bastante a lo largo del paiacutes o incluso el mundo la produccioacuten de biogaacutes por tipo de biomasa particular deberiacutea ser relativamente constante dado que la biodigestioacuten es un proceso relativamente invariante si se cumplen condiciones miacutenimas de funcionamiento Es por ello que utilizar datos referenciales de otros paiacuteses de condiciones similares (como paiacuteses con clima templado lluvioso como en la Regioacuten de los Riacuteos) constituye una fuente de informacioacuten relativamente confiable respecto de las producciones potenciales Desgraciadamente las tecnologiacuteas para pequentildeos y grandes predios o industrias existentes difieren mucho respecto a costos y a rendimientos por lo que realizar generalizaciones es riesgoso e impreciso Por esta razoacuten se decidioacute utilizar los factores de conversioacuten estandarizados y maacutes frecuentes en la bibliografiacutea existente de manera de lograr representatividad de la informacioacuten
En la tabla 13 se muestran los factores de conversioacuten de biogaacutes seguacuten la fuente de la biomasa estimados a partir de datos bibliograacuteficos [1] En el caso de los purines de lecheriacutea el factor de conversioacuten surge ademaacutes de la experiencia de la empresa Biotecsur en lecheriacuteas de las regiones del sur de Chile En el caso del bagazo de cerveceriacutea el valor fue estimado en base a resultados experimentales de produccioacuten de biogaacutes a partir de bagazo cervecero realizados por el autor en el Instituto de Ingenieriacutea Agraria y Suelos Universidad Austral de Chile
Fuente Elaboracioacuten propia
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Rango Total purines (msup3antildeo) Biogaacutes (msup3 antildeo) 0 a 9 3336 83408 10 a 24 8804 220095 25 a 49 10503 262572 50 a 99 26618 665441 100 a 299 60115 1502865 300 y maacutes 296208 7405211 TOTAL 405584 10139592
Tabla 13 Factores de conversioacuten de materia orgaacutenica en biogaacutes
Tabla 14 Potencial valor teoacuterico de generacioacuten de biogaacutes a partir de la digestioacuten anaeroacutebica de purines de vacunos de lecheriacutea
Biomasa Factor conversioacuten Biogaacutes (Lt) Biomasa (kg o Lt)sup1⁴ Lecheriacuteas - purines 25Queseriacutea-suero 46Ferias ganaderas-estieacutercol 40Cerdos- estieacutercol 40Aves-estieacutercol 70Bagazo de cerveceriacutea 110
De esta manera con los factores de conversioacuten y en base a las cantidades de biomasa disponibles abordadas en el capiacutetulo anterior se calcularon los potenciales regionales de biogaacutes Ademaacutes del caacutelculo de los potenciales regionales totales se calculoacute el potencial de generacioacuten de biogaacutes de la produccioacuten a pequentildea escala esto es cultivos en agricultura familiar campesina (Agricultura de Subsistencia y Pequentildeo Agricultor) produccioacuten laacutectea menor (suero) productores de cerdos de menos de 50 cabezas y pequentildeas explotaciones de aves y cerveceriacutea artesanal
322 Potencial teoacuterico de biogaacutes de biomasa residual liacutequida
3221 Puriacuten de vacuno de lecheriacutea
El caacutelculo del potencial de generacioacuten de metano a partir del puriacuten de vacuno se realizoacute para productores con menos de 50 vacas en ordentildea mediante la informacioacuten proveniente del INDAP y para productores con un plantel mayor a 50 vacas en ordentildea de acuerdo a la informacioacuten obtenida por el INE En la tabla 14 se presenta el total de purines producidos por vacunos en ordentildea en la Regioacuten de Los Riacuteos seguacuten los resultados obtenidos en el capiacutetulo 31 Sobre la base de esta informacioacuten se calculoacute un valor teoacuterico de generacioacuten de biogaacutes para cada segmento En el anaacutelisis se consideroacute que por cada msup3 de puriacuten se producen 25 msup3 de biogaacutes
sup1⁴ Kiloacutegramos en caso de residuos soacutelidos litros en caso de residuos liacutequidos
El caacutelculo del potencial de
generacioacuten de metano a partir del
puriacuten de vacuno se realizoacute para
productores con menos de 50 vacas
en ordentildea mediante la informacioacuten
proveniente de INDAP
Fuente Elaboracioacuten propia
Fuente Elaboracioacuten propia
46
3222 Estieacutercol de porcino
En la tabla 15 se presenta el potencial teoacuterico de generacioacuten de biogaacutes a partir de la digestioacuten anaerobia de estieacutercol para cada tamantildeo del productor seguacuten cabezas de ganado porcino el cual fue determinado en este capiacutetulo Para los caacutelculos se consideroacute una eficiencia de recoleccioacuten de materia orgaacutenica del 40 y una produccioacuten de 40 msup3 por cada msup3 de estieacutercol
Tabla 15 Produccioacuten de biogaacutes porcino
Tabla 16 Produccioacuten estimada de biogaacutes para las industrias laacutecteas de la Regioacuten de Los Riacuteos
Rango Total estieacutercol liacutequido Biogaacutes (msup3antildeo) (msup3animalantildeo) Menos de 50 cabezas 13983 559308Maacutes de 50 y menos de 500 698 27927Maacutes de 500 307 12264Total 599499
3223 Ferias ganaderas
Para el caso de ferias ganaderas se consideroacute una produccioacuten de 40 msup3 de biogaacutes por cada msup3 de puriacuten estieacutercol Por lo tanto la produccioacuten potencial de biogaacutes al antildeo para Tatterssall y FEGOSA es de 5012331 msup3 y 2380917 msup3 respectivamente
3224 Residuos de la industria quesera
Considerando un promedio entre el valor superior e inferior del rango expuesto en el anexo 76 y un rendimiento de biogaacutes de 875 (msup3Ton MOS) se calculoacute la cantidad de biogaacutes para la industria laacutectea mayor y menor Para la industria laacutectea mayor tambieacuten se calculoacute a nivel de planta obtenieacutendose los siguientes resultados
INDUSTRIA Materia orgaacutenica (Ton MS) Biogaacutes (msup3 antildeo)Laacutectea Menor 689 602989Laacutectea Mayor 23551 20607069Total regioacuten 24240 21210058
3225 Mataderos
Para el caacutelculo de potencial de produccioacuten de biogaacutes de FRIVAL las grasas fueron separadas de los RILEs seguacuten lo sentildealado en la Declaracioacuten de Impacto Ambiental (SEIA 2005) Por lo tanto para el caacutelculo total de biogaacutes se analizoacute por una parte el potencial de las grasas y por otra el potencial del resto del RIL utilizando en ambos casos factores de conversioacuten especiacuteficos para las grasas y para el RIL
Fuente Elaboracioacuten propia
Fuente Elaboracioacuten propia
47
Paraacutemetro Biogaacutes (msup3antildeo)Soacutelidos suspendidos 174331Aceites y grasas 87329TOTAL 261660
Tabla 17 Potencial de biogaacutes Planta FRIVAL
Cabe destacar que tal como se aprecia en la tabla 34 del anexo 731 los valores de soacutelidos suspendidos sumados a los de aceites y grasas son significativamente inferiores a los de la DBO5 (que es una variable indicadora de la cantidad de materia orgaacutenica disponible para los microorganismos) Sin embargo no se encontraron indicadores adecuados para transformar esta uacuteltima variable en biogaacutes por lo tanto se utilizaron los soacutelidos suspendidos y las grasas para esto de modo que es posible una subestimacioacuten del potencial para esta industria [27] Los resultados se muestran en la tabla 17
Para estimar los residuos generados en la planta FRIGOBAL se consideroacute el volumen de RILEs generados seguacuten lo sentildealado por la Superintendencia de Servicios Sanitarios informacioacuten que entregoacute a este organismo la planta de tratamiento de aguas residuales de la empresa Essal para el antildeo 2011 en la comuna de La Unioacuten [27] De acuerdo a estos datos se estimoacute el potencial de produccioacuten de biogaacutes del frigoriacutefico En la tabla 18 se sentildeala el potencial de produccioacuten de biogaacutes para ambas empresas
Tabla 18 Potencial regional de generacioacuten de biogaacutes en la industria de matadero
Planta Biogaacutes (msup3antildeo)FRIVAL 261660FRIGOBAL 13269Total 274929
323 Potencial teoacuterico de biogaacutes de biomasa residual soacutelida
3231 Estieacutercol aviacutecola
De acuerdo al total de biomasa residual determinada se calculoacute el potencial teoacuterico de biogaacutes generado a partir del estieacutercol de la crianza y engorde de aves para pequentildeas y medianas explotaciones en la Regioacuten de Los Riacuteos En la tabla 19 se presenta el potencial teoacuterico de biogaacutes generado a partir del estieacutercol de la crianza y engorde de aves para pequentildeas y medianas explotaciones de la regioacuten
Para los caacutelculos se estimoacute una eficiencia de recoleccioacuten de biomasa de un 40 y una produccioacuten de 70 msup3 de biogaacutes por cada msup3 de estieacutercol
Fuente Elaboracioacuten propia
Fuente Elaboracioacuten propia
48
Rango Estieacutercol (msup3 antildeo) Biogaacutes (msup3 antildeo)Pequentildeas explotaciones 4928 344925Medianas explotaciones 1734 121363TOTAL 6662 466288
3232 Residuos de la industria cervecera
En la tabla 20 se muestra el potencial teoacuterico regional de generacioacuten de biogaacutes a partir de los desechos soacutelidos de la industria de la cerveza Para el caacutelculo se consideroacute que por cada kilo de bagazo se producen 110 lt de biogaacutes y se asume que 4 cerveceriacuteas entrevistadas constituyen el 5 del mercado cervecero regional y un 20 de la cerveza artesanalsup1⁵ En cualquier caso el caacutelculo de biogaacutes entregado corresponde al potencial total teoacuterico regional Dado que en el caso de cerveceriacuteas grandes comuacutenmente utilizan el bagazo como subproducto para la alimentacioacuten animal el potencial praacutectico estariacutea sobre estimado
Tabla 20 Potencial de generacioacuten de biogaacutes a partir de los desechos soacutelidos de la industria de la cerveza
Tabla 19 Potencial teoacuterico de biogaacutes generado a partir del estieacutercol de aves
Empresas Bagazo kgantildeo Biogaacutes (msup3antildeo) A 86400 9504B 8132 894C 4066 447D 8132 894
Para el caacutelculo del potencial total maacuteximo se consideroacute el consumo promedio nacional por persona (36ltspersonaantildeo) aplicado a la poblacioacuten de la Regioacuten de Los Riacuteos (404400 habitantes) En el caso de la produccioacuten de pequentildea escala se consideroacute una produccioacuten total de 12 millones de litros anuales de cerveza artesanal
33 Estimacioacuten de la generacioacuten de energiacutea a partir de biogaacutes obtenido desde las distintas biomasas disponibles
331 Aspectos metodoloacutegicos
El presente capiacutetulo pretende entregar cifras referenciales respecto a la cantidad de bioenergiacutea disponible a partir de la generacioacuten con biogaacutes Para ello se consideraron los usos de biogaacutes para produccioacuten de energiacutea teacutermica (calor) y eleacutectrica Al respecto se presentaron los valores de contenido caloacuterico total y su equivalente en metros cuacutebicos de lentildea y kilos de gas licuado de manera de ponderar el valor de sustitucioacuten entre esos combustibles
sup1⁵ Incluida Cerveceriacutea Kunstmann
Fuente Elaboracioacuten propia
Fuente Elaboracioacuten propia
49
Para la cuantificacioacuten del calor utilizable (energiacutea teacutermica) se entrega el contenido caloacuterico total equivalente a una eficiencia del 100 En el caso de usar calderas de alta eficiencia (sobre 90) los valores de energiacutea teacutermica real se aproximan bastante a este valor No obstante para otros sistemas teniendo la eficiencia de la tecnologiacutea a emplear se obtiene directamente el potencial teacutermico real
La generacioacuten de energiacutea eleacutectrica se calcula con el potencial maacuteximo teoacuterico para toda la regioacuten pues la cogeneracioacuten con biogaacutes soacutelo es econoacutemicamente viable a mayor escala lo que dejariacutea fuera a la pequentildea agricultura en teacuterminos individuales pero no en teacuterminos colectivos (proyectos asociativos) Para el caso de la electricidad soacutelo se evaluacutea la utilizacioacuten de sistemas de cogeneracioacuten con motores de explosioacuten a gas por ser estos sistemas de comparativo bajo costo y alta eficiencia en relacioacuten a otras alternativas tecnoloacutegicas (eficiencia energeacutetica de 85 calor + electricidad)
Se presenta ademaacutes los equivalentes en msup3 de lentildea y kg de gas licuado como referencia a las dimensiones implicadas en fuentes alternativas comunes en la regioacuten Se utiliza lentildea por que es la opcioacuten teacutermica maacutes barata en la regioacuten y gas licuado por ser el segundo sustituto maacutes accesible teacutecnica y econoacutemicamente presentando similitudes con el biogaacutes
Para el caso del potencial de pequentildea escala soacutelo se evaluacutea el potencial teacutermico dado que los costos y eficiencias de escala de los sistemas de cogeneracioacuten soacutelo pueden lograrse desde una cantidad miacutenima de biomasa disponible que habitualmente solo es gestionada por productores de tamantildeo medio o grande
Se incluye un anaacutelisis de autosuficiencia de biogaacutes para la cocina de una familia rural campesina promedio Respecto a la estimacioacuten de autoabastecimiento como supuesto se asume que eacutestas usan hoy cocina a lentildea tienen suficiente biomasa residual disponible para el funcionamiento de un biodigestor domiciliario y en caso de que faltase se calcula el requerimiento de biomasa con recursos agriacutecolas al alcance como pequentildeas superficies de forraje o cultivos
332 Potencial regional total
Como resultado de los caacutelculos de produccioacuten de biogaacutes a partir de distintas biomasas se obtiene un potencial de generacioacuten regional anual de 403 millones de msup3 En la figura 30 se observan las contribuciones de cada tipo de biomasa al total regional En la tabla 21 se entregan los detalles de energiacutea involucrada
50
Figura 30 Composicioacuten del potencial de biogaacutes regional por tipo de biomasa
Como se mencionoacute previamente para el caacutelculo del total de energiacutea generada a partir del biogaacutes potencial en la regioacuten se consideroacute un solo uso a la vez es decir 100 del biogaacutes regional utilizado para calor o para cogeneracioacuten Por ello las cifras presentadas son soacutelo referenciales al potencial teoacuterico maacuteximo En base a los potenciales regionales de produccioacuten de biogaacutes obtenidos se calcularon los valores maacuteximos posibles de producir en generacioacuten teacutermica total (combustioacuten directa) y de generacioacuten teacutermica + eleacutectrica a traveacutes de sistemas de cogeneracioacuten ambas tecnologiacuteas existentes en el mercado
En relacioacuten al potencial teacutermico se consideroacute combustioacuten directa para efectos de sustitucioacuten con lentildea utilizaacutendose una efi ciencia teacutermica de 60 equivalente a la efi ciencia que presentan las estufas de doble combustioacuten Asimismo se consideroacute un contenido caloacuterico de 5 GJmsup3 de lentildea (con 20 humedad valor promedio de distintas especies nativas maacutes usadas) [25] Con ello se utilizoacute un valor de 00072 msup3 de lentildeamsup3 de biogaacutes En el caso de gas licuado se utilizoacute un valor equivalente a 134 Kwhkg lo que da una tasa de recambio de 244 msup3 de biogaacutes kg gas licuado
POTENCIAL REGIONAL DE BIOGAacuteS
El potencial caloacuterico a partir de biogaacutes en la
Regioacuten equivaldriacutea energeacuteticamente
al 6 de la lentildea consumida
Lecheriacuteas - Purines
Queseriacutea - suero
Ferias ganaderas
Cerdos
Aves
Cerveza
Mataderos
183
1512
06
07
251
526
183 251
403 millones msup3antildeo
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Tabla 21 Potencial regional biogaacutes total y maacuteximo teoacuterico de generacioacuten de energiacutea eleacutectrica y teacutermica
Lecheriacuteas - 10139592 60837550 26282 4545204 24335020 20279183 2315purines Queseriacutea- 21210058 127260349 54976 9507684 50904140 42420116 4842suero Ferias 7393249 44359492 19163 3314120 17743797 14786497 1688ganaderasCerdos 599499 3596996 1554 268733 1438798 1198999 137Aves 466288 2797725 1209 209019 1119090 932575 106Cerveza 234805 1408828 609 105254 563531 469609 54Mataderos 274929 1649574 713 123240 659830 549858 63Total 40318419 241910515 104505 18073255 96764206 80636838 9205
sup1⁶ Corresponde al contenido caloacuterico o energiacutea total Este valor corresponde a su vez al total de energiacutea teacutermica teoacuterica Utilizando la eficiencia de combustioacuten de una tecnologiacutea a emplear determinada se obtendraacute directamente el potencial teacutermico total En el caso de calderas de alta eficiencia la eficiencia puede sobrepasar el 90
Total Biogaacutes Contenido Equivalente Equivalente gas Cogen Cogen Potenciaregional (msup3antildeo) caloacuterico total Lentildea (msup3) licuado teacutermica eleacutectrica eleacutectrica (Kwh)sup1⁶ (Kg) (Kwh) (Kwh) (Kw)
333 Potencial regional de pequentildea escala
Se presenta el potencial de produccioacuten de energiacutea teacutermica de pequentildea escala a partir de biogaacutes y su equivalencia respecto a otros combustibles alternativamente utilizados a escala equivalente a agricultura familiar campesina (AFC) Para el caacutelculo se utilizaron los valores de transformacioacuten correspondientes a los estratos de pequentildea escala de produccioacuten presentados en este capiacutetulo Especiacuteficamente para cada tipo de biomasa se incluyoacute
bull Lecheriacuteas agricultura de subsistencia y pequentildeos agricultoresbull Queseriacutea laacutectea menorbull Estieacutercol de cerdos explotaciones menores de 50 cabezasbull Estieacutercol aves pequentildeas explotacionesbull Industria cervecera cervezas artesanales
En relacioacuten a los sistemas de cogeneracioacuten estos generalmente consisten en motores de combustioacuten interna cuya potencia activa generadores eleacutectricos al tiempo que generan agua caliente a partir de su refrigeracioacuten la cual se utiliza para alimentar redes de agua caliente a edificios o grupos de viviendas conocidas como redes distritales Los valores de cogeneracioacuten asumen una eficiencia de transformacioacuten a calor y electricidad de 24 y 20 KWmsup3 de biogaacutes respectivamente En la tabla 21 se presenta la capacidad de cogeneracioacuten teacutermica y eleacutectrica para cada biomasa analizada en este estudio
En la Regioacuten de Los Riacuteos al antildeo 2010 el consumo de productos derivados de la madera para energiacutea (principalmente lentildea) fue de 1790571 msup3 esteacutereos de los cuales el 84 es residual (rural 35 y urbano 49) comercial institucional 12 e industrial 4 (INFOR 2012) De esta manera el potencial caloacuterico a partir de biogaacutes en la Regioacuten equivaldriacutea energeacuteticamente al 6 de la lentildea consumida
Fuente Elaboracioacuten propia
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Tabla 22 Potencial regional biogaacutes de pequentildea escala y valores de sustitucioacuten de otros combustibles utilizados
Lecheriacuteas - purines 566075 3396450 6987 253751 Queseriacutea - suero 602989 3617933 7443 270298Cerdos 559308 3355851 6903 250717Aves 344925 2069550 4257 154617Cerveza 58701 352207 725 26314Total 2131999 12791992 26315 955696
Sector Biogaacutes Caloacuterico total Equivalente Equivalente (msup3 antildeo) (Kwh) Lentildea (msup3) gas licuado (Kg)
334 Estimacioacuten de autoabastecimiento de biogaacutes para cocina de una familia rural promedio
El concepto de reemplazo de cocina a lentildea tradicional por cocina con quemadores a biogaacutes podriacutea ser una interesante alternativa tecnoloacutegica para familias rurales especialmente en zonas aisladas o lejanas a centros poblados Entre las ventajas que este concepto presenta pueden mencionarse
bull Aprovechamiento de fuentes de biogaacutes disponibles en los predios Como se ha explicado anteriormente en el ambiente rural existe biomasa disponible de diversa iacutendole la que puede ser aprovechada para la produccioacuten de biogaacutes
bull Permite tratamiento de residuos Los residuos orgaacutenicos soacutelidos o liacutequidos sin descomponer pueden ser fuente de vectores malos olores y patoacutegenos En cualquier caso su disposicioacuten en el suelo o cuerpos de agua debe realizarse posterior a un tratamiento De esta manera la biodigestion puede considerarse un tratamiento parcial o en algunos casos total de los residuos para su aplicacioacuten o descarte
bull Independenciaautonomiacutea energeacutetica Por lo anterior los usuarios no dependen de las condiciones externas (disponibilidad y precios en la regioacuten paiacutes o internacionalmente) brindando la posibilidad de lograr una autosuficiencia de combustible a nivel domeacutestico
bull Comodidad de operacioacuten de cocina La operacioacuten de una cocina a gas no requiere los tiempos de encendido y calentamiento que requiere una cocina a lentildea (lo maacutes usado ruralmente) y permite dosificar el uso de combustible de acuerdo a la
sup1⁷ Al respecto ver siguiente subcapiacutetulo relativo a autosuficiencia energeacutetica para cocina de familia rural promedio
sup1⁸ En el caso el periacuteodo estival en el que no se requiere calefaccioacuten y donde todo el calor residual se pierde la eficiencia de una cocina a lentildea tradicional es mucho menor llegando a valores de transformacioacuten de 003350 m3 de lentildeam3 de biogaacutes como se analiza en el siguiente subcapiacutetulo
Para la referencia a combustibles alternativos se utilizoacute el equivalente a 00123 msup3 de lentildeamsup3 de biogaacutes dada las eficiencias equivalentes al uso de cocinas a lentildea tradicionalessup1⁷ con un 35 de eficiencia de combustioacutensup1⁸ Para el caso del gas licuado se utilizoacute el mismo valor utilizado para toda la regioacuten A continuacioacuten en la tabla 22 se presentan los resultados obtenidos en este estudio referente a la capacidad de generacioacuten de energiacutea del segmento definido como pequentildea escala
El concepto de reemplazo
de cocina a lentildea tradicional por cocina con quemadores a
biogaacutes podriacutea ser una interesante
alternativa tecnoloacutegica para familias rurales
Fuente Elaboracioacuten propia
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necesidades precisas minuto a minuto Lo anterior simplifica la operacioacuten de la cocina y eleva considerablemente la eficiencia de uso
bull Mayor eficiencia energeacutetica y de recursos El sustituir una cocina a lentildea por una cocina a biogaacutes maacutes una estufa a lentildea de doble caacutemara (combustioacuten lenta) tiene importantes sinergias Dado que la eficiencia de una cocina a lentildea es de alrededor de un 35 mientras que la estufa de doble caacutemara es de aprox 60 la eficiencia para calefaccioacuten del sistema puede casi duplicarse Incluso eacutesta puede aumentarse auacuten maacutes siacute el agua caliente se obtiene a partir de un serpentiacuten instalado en la estufa de doble caacutemara en lugar de la cocina a lentildea Si a eso se le suma la mayor eficiencia para cocinar de una cocina a biogaacutes respecto a la cocina a lentildea [25] y todo el calor que no se usa antes y despueacutes de cocinar con cocina a lentildea el efecto de aumento en la eficiencia puede ser mucho mayor
bull Importante reduccioacuten de presioacuten sobre bosquesdeforestacioacuten Este punto es especialmente relevante Dado que la eficiencia caloacuterica del sistema puede duplicarse como se planteoacute en el punto anterior la demanda por lentildea puede reducirse a la mitad Ello implica una importante contribucioacuten a la disminucioacuten de la deforestacioacuten por consumo local de lentildea
Entre las desventajas de este tipo de sistemas puede mencionarse
bull Incertidumbre de aceptacioacuten de la tecnologiacutea Ante todo resulta vital conocer como eacutesta tecnologiacutea se adapta al modo de vida costumbres y conocimientos de las familias rurales de manera de saber si seraacute considerada una alternativa atractiva o no por eacutestas Al respecto el proyecto liderado por la Gobernacioacuten de Valdivia sup1⁹ seraacute clave para esclarecer esta incoacutegnita
bull Mayor complejidad de operacioacuten Naturalmente por tratarse de un sistema adicional a lo existente hoy en diacutea su operacioacuten implica nuevas actividades tales como recoleccioacuten de materia orgaacutenica y mantencioacuten baacutesica del equipo Asimismo la operacioacuten del biodigestor requiere cierto nivel de capacitacioacuten Lo anterior no debiese implicar demasiado tiempo ni alta complejidad
bull Mayor costo de inversioacuten Los biodigestores no son sistemas de bajo costo de inversioacuten por lo que en una primera etapa los costos del hogar se elevan en forma significativa lo que puede limitar a muchas familias respecto a su implementacioacuten y uso
bull Huella de carbono Paradoacutejicamente si bien un biodigestor que funciona correctamente permite reducir importantemente la huella de carbono de un hogar de no operarse correctamente o presentar fugas de gas (dado por ejemplo por malas terminaciones) puede implicar aumentar significativamente la huella de carbono de un hogar dado que el poder de efecto invernadero del metano contenido en el biogaacutes es 25 veces mayor que el del dioacutexido de carbono (CO2) que se emitiriacutea por simple combustioacuten
sup1⁹ Estudio ldquoAutoabastecimiento hiacutedrico y energeacutetico a partir de la cosecha de aguas lluvias y la produccioacuten de biogaacutes a traveacutes del tratamiento de residuos orgaacutenicos que se llevoacute a cabo en el aacuterea rural de las comunas de Mariquina (sector costero) Maacutefil y Los Lagos (sector cordillerano) de la provincia de Valdiviardquo
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Tabla 23 Ejemplo de autosuficiencia teacutermica familiar a traveacutes de la incorporacioacuten de un biodigestor domiciliario
Ndeg personas familia 4Demanda biogaacutes cocina Consumo quemador (msup3hr) 03Horas de uso quemadordiacutea sup2⁰ 22Eficiencia caloacuterica quemador biogaacutes 95Eficiencia de transmisioacuten de calor quemador biogaacutes 40Total biogaacutesfamilia (msup3antildeo) 241
Sustitucioacuten de gas licuado por biogaacutes Eficiencia caloacuterica quemador gas 95Eficiencia de transmisioacuten de calor quemador gas 40Equivalencia kg gas licuadomsup3 biogaacutes 043Equivalente gas licuado (kgantildeo) 104Equivalente $antildeo (kg gas licuado=$1100) 113946
Sustitucioacuten de lentildea para cocinar por biogaacutes Calor de lentildea (GJmsup3) sup2sup1 5Eficiencia caloacuterica estufa a lentildea 35Eficiencia de transmisioacuten de calor estufa a lentildea 20Eficiencia de uso estufa a lentildeasup2sup2 70Equivalente lentildea (msup3antildeo) 81
Oferta biogaacutes Residuos Familia Basura orgaacutenicapersonadiacutea (kg) 05Biogaacutes de basura orgaacutenicapersonadiacutea (msup3) 0075Kg de residuos humanos soacutelidospersonadiacutea 03Biogaacutes de residuos humanospersonadiacutea (msup3) 0028Total biogaacutes residuos (msup3familiaantildeo) 150 Biomasa fresca Pasto (ensilaje) Biomasa empastada promedio (ton MShaantildeo) 7Biomasa fresca (30 MS) (kgmsup2) 23Biogaacuteskg biomasa fresca (msup3) 018
sup2⁰ No incluye agua caliente bantildeosduchas (que pueden obtenerse de estufa a lentildea con serpentiacuten) sup2sup1 Lentildea con 20 humedad valor promedio de distintas especies usadas en la regioacuten (AIFBN 2008)sup2sup2 Corresponde al tiempo uacutetil cocinando Promedio invierno (90) ndash verano (50) Invierno es mayor pues el calor residual se utiliza en calefaccionar el hogar
A continuacioacuten se presenta la tabla 23 con informacioacuten referencial respecto del biogaacutes necesario para el abastecimiento de una familia promedio de 4 personas y su equivalencia de ahorro respecto de otros combustibles
Fuente Elaboracioacuten propia
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Msup2 de cultivos para autoabastecimiento Biomasa a usargas cocina Pasto Trigo (silo)Sin residuos domiciliarios 574 370Con residuos domiciliarios 216 139
De la tabla anterior puede concluirse que para autoabastecer de gas la cocina de una familia promedio se requieren soacutelo 574 msup2 de produccioacuten de pasto (en verde) en caso de no agregar los residuos orgaacutenicos de la casa En el otro extremo para lo mismo con recoleccioacuten de residuos orgaacutenicos (domeacutesticos o agriacutecolas) se requieren soacutelo 139 msup2 de trigo (en estado para ensilaje es decir en verde previo a madurez) o menos superficie si se tratase de maiacutez por ser este maacutes productivo Al contar con una cocina a biogaacutes no se requeririacutea cocinar en cocina a lentildea tradicional Con ello es posible sustituir la cocina a lentildea tradicional por una estufa de doble caacutemara (combustioacuten lenta) para la calefaccioacuten La eficiencia teacutermica de una cocina a lentildea tradicional es de aprox 35 y la estufa de doble caacutemara 60 [25] Si se considera que se ahorra la lentildea para cocinar y casi se dobla la eficiencia de combustioacuten para la calefaccioacuten con ello puede lograrse bajar a menos de la mitad la necesidad familiar de lentildea anual Para concretarse lo anterior es necesario desarrollar investigacioacuten respecto a la aplicabilidad de este concepto en el mundo rural considerando barreras teacutecnicas y culturales y evaluando los eventuales impactos que pudiesen generarse
Trigo (ensilaje)Biomasa promedio (ton MSha) (aprox 45 qqm) 104Biomasa fresca (35 MS) (kgmsup2) 30Biogaacuteskg biomasa fresca (msup3) 022
Fuente Elaboracioacuten propia
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Francisco Cerda
4 EVALUACIOacuteN ECONOacuteMICA Y SOCIAL DE SISTEMAS PREDIALES DE BIODIGESTIOacuteN
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41 Aspectos metodoloacutegicosEn este caso la evaluacioacuten econoacutemica se realiza mediante fl ujos proyectados efectuaacutendose una estimacioacuten de los ingresos y costos de produccioacuten Los ingresos de los SPB se estiman sobre la base de la generacioacuten de energiacutea proyectada en el horizonte de evaluacioacuten mientras que dentro de los costos involucrados se considera la inversioacuten inicial y los costos asociados a la mantencioacuten y produccioacuten del SPB
De los proyectos de produccioacuten de biogaacutes en base a residuos orgaacutenicos es posible que exista un amplio rango viable de costos existiendo tambieacuten la alternativa de desarrollar economiacuteas de escala en particular si la intencioacuten es la generacioacuten de electricidad a mediana y gran escala cosa que no es posible realizar en proyectos pequentildeos lo que puede presentar mayor difi cultad para rentabilizarlos
La construccioacuten de la evaluacioacuten privada de los SPB se abordaraacute en base a la formulacioacuten de un fl ujo considerando ingresos y costos calculados de acuerdo a precios de mercado La evaluacioacuten social que no se abordaraacute en eacuteste estudio considera el desarrollo de un fl ujo social que incorpora al anaacutelisis algunas externalidades benefi cios y costos de la situacioacuten sin proyecto y con proyecto en base a precios sociales (Cepal Ministerio del Desarrollo Social) En el siguiente diagrama se muestra la estructura utilizada para el anaacutelisis econoacutemico de los SPB
Por la naturaleza de un proyecto de biogaacutes es conveniente realizar un estudio de los benefi cios y costos asociados a su implementacioacuten y por tratarse de iniciativas que pueden ser fi nanciadas por empresas inversionistas o por instituciones del Estado resulta importante evaluarlas privada y socialmente
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ExternalidadesEfectos indirectos
ImpuestosSubsidios
Tipo de evaluacioacuten Valoracioacuten Componente Flujo Tipo de fl ujo
EvaluacioacutenSocial
EvaluacioacutenPrivada
(Empresa institucioacuten
persona)
Precios Sociales
Precios de
mercado(Privados)
CreacutedictosIntereses
Amortizaciones
Benefi ciosCostos
InversioacutenOperacioacuten
Flujo Social
Flujo Proyecto
Puro
Flujo Prestamista
IngresosCostos
InversioacutenOperacioacuten
Flujo Estado
Flujo Inversionista(Accionista o
duentildeo)
Figura 31 Esquema general de evaluacioacuten social y privada de un Sistema Predial de Biodigestioacuten (SPB)
Fuente Elaboracioacuten propia
60
Tipos de beneficiosLos beneficios de un SPB son de diversa iacutendole existiendo tanto econoacutemicos como tambieacuten sociales La generacioacuten de biogaacutes permite usarlo de forma directa como elemento combustible utilizable en generacioacuten de calor e incluso en proyectos de mayor envergadura para generacioacuten de energiacutea eleacutectrica con el consiguiente ahorro al minimizar o dejar de utilizar la fuente energeacutetica convencional e incluso constituir una fuente de ingreso en siacute misma para proyectos de gran envergadura cuya finalidad es la produccioacuten de electricidad En teacuterminos generales los beneficios de un SPB se resumen en
bull Ingresos monetariosbull Ahorro de costos (liberacioacuten de recursos)bull Aumento de disponibilidad de energiacuteabull Otros - Revalorizacioacuten de bienes - Reduccioacuten de riesgos - Mejoramiento de la productividad - Impacto ambiental positivo - Mejoramiento de imagen - Entre otras externalidades positivas atribuibles a cada proyecto en particular
Para efectos de este estudio se ejemplificaraacute una evaluacioacuten privada para un SPB instalado en una lecheriacutea convencional que cuenta con una capacidad diaria de 70 vacas en ordentildea Se elabora ademaacutes un flujo independiente para los diferentes tipos de fuentes energeacuteticas que tenga el productor antes de la instalacioacuten del SPB es decir un flujo para lentildea gas licuado y energiacutea eleacutectrica Ademaacutes en este capitulo se abordan de manera descriptiva las externalidades positivas que pueden ser consideradas al momento de realizar la evaluacioacuten social de un proyecto de instalacioacuten de SPB
42 Valorizacioacuten de productos asociados a Sistemas Prediales de Biodigestioacuten (SPB)
El biogaacutes puede destinarse a produccioacuten de energiacutea eleacutectrica y teacutermica beneficios que son usados para la sustitucioacuten de otros combustibles En todos los casos la demanda puede estar asociada a consumos propios del productor de biogaacutes o bien de terceros 421 Ingresos en sustitucioacuten de energiacuteas (ahorro)
En un proyecto de biogaacutes es necesario valorizar la energiacutea que se produce la cual es utilizada en la sustitucioacuten de otros combustibles
Si la produccioacuten de energiacutea se destina al autoconsumo como es el caso de productores pequentildeos y medianos los ingresos corresponderaacuten a ahorros asociados a los menores retiros de energiacutea que se realicen del sistema eleacutectrico a la sustitucioacuten total o parcial del uso de lentildea o de gas licuado seguacuten sea el caso
En un proyecto de biogaacutes es
necesario valorizar la
energiacutea que se produce la cual es utilizada en la sustitucioacuten
de otros combustibles
61
En este caso se contempla que la energiacutea generada seraacute principalmente del tipo teacutermica utilizada para la sustitucioacuten del gas licuado (GLP) lentildea yo electricidad La utilizacioacuten de esta energiacutea proveniente del biogaacutes constituye un ahorro para el proceso de lavado e higiene de implementos de las lecheriacuteas entre otros usos comunes
Estudio de casoPara una lecheriacutea de 70 vacas promedio en ordentildea diaria se consideran los siguientes datos
bull Se debe calentar aproximadamente 400 litros de agua al diacutea a 80degC bull Un SPB para esta capacidad (70 vacas) genera aproximadamente 59 msup3 de biogaacutes
por diacutea o su equivalente a 3 kilos de GLP diariosbull 1 msup3 de biogaacutes equivale a 5600 kcalbull 1 kg GLP equivale a 12000 kcalbull 1 kg lentildea equivale a 3500 kcal
De lo antes mencionado se desprende que para realizar esta tarea en el caso de utilizar lentildea anualmente se requieren 28 metros cuacutebicossup2sup3 La relacioacuten entre el consumo real de lentildea y el contenido energeacutetico (kcalkg lentildea) no es directa ya que mucha energiacutea se pierde en el proceso del encendido del fuego y la eficiencia termodinaacutemica dada por las caracteriacutesticas propias de cada caldera nunca es 100 En promedio 1msup3 de lentildea pesa 600 kg aproximadamente por lo que una lecheriacutea consumiriacutea anualmente alrededor de 16800 kg de lentildea o 46 kg diarios
Ademaacutes aun cuando la gran mayoriacutea de los agricultores poseen bosques propios 1msup3 de lentildea cuesta en el mercado en promedio (puesta en predio productor) aproximadamente $15000 (Diciembre 2015 - Febrero 2016) Se toma como referencia eacuteste dato para el caso de eacuteste estudio ya que una externalidad positiva asociada a la implementacioacuten de un SPB es tambieacuten disminuir la deforestacioacuten por lo cual el valor real de un metro cuacutebico de lentildea es superior que su precio de mercado
En promedio el gasto anual en energiacutea para este tipo de productor lechero en caso de adquirir los combustibles en forma externa seriacutea de
bull $15000 (metro lentildea) x 28 mts al antildeo = $420000 anual usando lentildeabull $950 ($kg GLP) x 1041 kg de GLP al antildeo = $988950 anual usando GLPbull $100 ($Kwh) x 11035 Kwh = $ 1103488 anual usando electricidad
En la siguiente tabla se presenta el detalle de la produccioacuten de biogaacutes y sus costos alternativos para los diferentes tramos de vacas en ordentildea analizados en el estudio Para efectos de la comparacioacuten entre combustibles se asume que la proporcioacuten de uso se mantiene constante independiente del tamantildeo del plantel sup2⁴
sup2sup3 Ricardo Hagedorn Paillaco comunicacioacuten personal
sup2⁴ Es de esperar que la relacioacuten de uso de combustibles no sea proporcional al tamantildeo sino que al aumentar el tamantildeo se tienda a disminuir el consumo de lentildea y a aumentar el consumo de energiacutea eleacutectrica
62
1 a 10 402 201 186 950 $17659821 5 $15000 $75000 1971 $100 $197051 6127 14114
11 a 25 803 402 372 950 $35319643 10 $15000 $150000 3941 $100 $394103 12254 28229
26 a 50 1606 803 744 950 $70639286 20 $15000 $300000 7882 $100 $788206 24507 56457
70 2248 1124 1041 950 $98895000 28 $15000 $420000 11035 $100 $1103488 34310 79040
51 a 100 3212 1606 1487 950 $141278571 40 $15000 $600000 15764 $100 $1576412 49014 112914
100 a 300 9636 4818 4461 950 $423835714 120 $15000 $1800000 47292 $100 $4729236 147043 338743
Tramos Ndeg Vacas
Produccioacuten Biogaacutes msup3
Anual
Produccioacuten Kilos de
GLP anual con SPB
Consumo kg anual de GLP sin proyecto
Precio Kilo GLP
Costo GLP Anual Sin Proyecto
Consumo Metros de Lentildea sin proyecto
En la cuarta columna de la tabla se muestra la determinacioacuten de la cantidad de GLP que se ocupa en el proceso de ordentildea en la situacioacuten sin proyecto En la tercera columna se presenta el equivalente a kilos de GLP que genera el proyecto (1msup3 de biogaacutes equivale a 050 kg GLP) siendo la diferencia entre ambos indicadores la que constituye el excedente generado en cada tramo analizado
Estas cifras corresponden a estudios y mediciones hechas en SPB ya en funcionamiento en la Regioacuten de los Lagos y por encontrarse en condiciones similares a la Regioacuten de Los Riacuteos se acercan con un buen nivel de confi anza a paraacutemetros reales para el caso de proyectos en concreto
422 Excedentes energeacuteticos
Para una lecheriacutea de 70 vacas un SPB produce aproximadamente 2248 msup3 de biogaacutes que equivalen a 1124 kg de GLP anuales por su parte el consumo de la lecheriacutea asciende a los 1041 kg de GLP anual generaacutendose un diferencial de 83 kg de GLP excedente que puede ser valorizado en $79040 por antildeo
La posibilidad de existencia y la cantidad de excedentes que genere un SPB va a depender principalmente del tipo de puriacuten directamente relacionado con la alimentacioacuten del ganado y del desarrollo de nuevas tecnologiacuteas que mejoren la efi ciencia energeacutetica Para el caso de los productores lecheros que utilicen solo energiacutea eleacutectrica en su sistema productivo el SPB reemplazaraacute el consumo de energiacutea que se requiere para el calentamiento de agua En este caso en particular un SPB no reemplaza en su totalidad el consumo eleacutectrico esto quiere decir que un SPB rebaja el gasto y no lo elimina totalmente El biogaacutes excedente se puede asumir de igual forma como un ahorro puesto que se almacena en el gasoacutemetro y se utilizaraacute en alguacuten momento sea por contingencia (ocurra alguacuten problema que haga que el SPB deje de producir biogaacutes unos diacuteas) o por su uso directo al incorporar otro artefacto
423 Costos asociados al proyecto
Los costos asociados a un SPB son baacutesicamente de dos tipos inversioacuten inicial y mantencioacuten dependiendo del tamantildeo del SPB los requerimientos de equipos
La cantidad de excedentes que genere un SPB va a depender
principalmente del tipo de puriacuten
Tabla 24 Costo energeacutetico sin proyecto y benefi cios de produccioacuten energeacutetica
Fuente Elaboracioacuten propia
63
1 a 10 402 201 186 950 $17659821 5 $15000 $75000 1971 $100 $197051 6127 14114
11 a 25 803 402 372 950 $35319643 10 $15000 $150000 3941 $100 $394103 12254 28229
26 a 50 1606 803 744 950 $70639286 20 $15000 $300000 7882 $100 $788206 24507 56457
70 2248 1124 1041 950 $98895000 28 $15000 $420000 11035 $100 $1103488 34310 79040
51 a 100 3212 1606 1487 950 $141278571 40 $15000 $600000 15764 $100 $1576412 49014 112914
100 a 300 9636 4818 4461 950 $423835714 120 $15000 $1800000 47292 $100 $4729236 147043 338743
Precio msup3 de lentildea
Costo Lentildea
Anual Sin Proyecto
Consumo Kw
anual sin proyecto
Precio Kw
Costo anual Killowatts
sin proyecto
Produccioacuten Kilowatts con SPB
Excedentes Energeacuteticos Anual (GLP)
materiales y maquinarias seraacuten proporcionales La construccioacuten puede ser realizada localmente por lo tanto la mano de obra no es en su totalidad de tipo califi cada 424 Inversioacuten
Consiste en todos los costos de diagnoacutestico disentildeo ingenieriacutea fabricacioacuten e instalacioacuten de los SPB y su puesta en marcha Los costos de inversioacuten inicial incluyen diversos iacutetems como los materiales utilizados para la fabricacioacuten completa del SPB desde el proceso de movimiento de tierra con maquinaria pesada la instalacioacuten de la membrana impermeable el disentildeo e ingenieriacutea calculista instalacioacuten de tuberiacuteas compra e instalacioacuten de equipos (motores yo generadores calderas etc) y la mano de obra necesaria para el proceso Los costos para cada tramo de nuacutemero de vacas en ordentildea en estudio seraacuten presentados en la tabla 25
Para simplifi car el anaacutelisis se utilizoacute soacutelo un biodigestor de estructura fl exible pues es la tecnologiacutea que mejor se encuadra en este rango de tamantildeos no obstante es esperable que a medida que variacutee el nuacutemero de vacas pueda aumentarse tambieacuten el grado de tecnifi cacioacuten lo que implicariacutea variaciones no proporcionales en los costos
Tramos Ndeg Vacas Inversioacuten Inicial 1 a 10 2500000
11 a 25 6500000
26 a 50 12300000
51 a 100 15000000
101 a 300 60000000
Tabla 25 Costos de inversioacuten privada
Fuente Elaboracioacuten propia
64Tramos Ndeg Vacas Costo Mantencioacuten Anual ($) 1 a 10 50000
11 a 25 80000
26 a 50 150000
51 a 100 200000
101 a 300 1000000
Tabla 26 Costos de mantencioacuten privada
Para el caso de la lecheriacutea de 70 vacas la inversioacuten inicial privada bruta (iva incluido) es de $15000000 Por su parte si se desglosa eacuteste iacutetem del total de la inversioacuten inicial del SPB el costo neto de los materiales es de aproximadamente un 80 ($10084034) y lo restante corresponde a mano de obra A modo de simplificar el anaacutelisis se usaron cifras estimadas
Visto de otro modo
$15000000 de inversioacuten inicial privada bruta iva incluido$(15000000 x 08)119=$10084034 Inversioacuten neta en materiales$(15000000 x 02)=$3000000 Costo en mano de obra$15000000-$3000000=$12000000 Costo bruto en materiales
425 Costos de operacioacuten y mantencioacuten
Se refieren a los costos de funcionamiento a lo largo de la vida uacutetil del SPB y corresponden al valor de las acciones de revisioacuten diaria por parte del personal a cargo los costos asociados a la reparacioacuten de instalaciones repintado anticorrosivos reparaciones de membranas anclajes pernos yo cualquier artefacto fiacutesico que sea parte del SPB
La mantencioacuten de este tipo de SPB requiere en promedio 15 minutos diarios de dedicacioacuten por parte del operario lo que respecta al personal que mantiene la sala de ordentildea y la limpieza de los patios no se considera pues esta labor se debe realizar con o sin SPB El operario debe realizar una inspeccioacuten visual cada diacutea de la instalacioacuten para prevenir que se atasque alguna tuberiacutea de entrada o salida que no existan fugas de biogaacutes o de biol Una labor demandante de tiempo pero que se realiza de 2 a 4 veces por antildeo es la limpieza de los decantadores que es una operacioacuten que se debe realizar con pala a mano o mecaacutenica y para efectos de caacutelculo la valorizacioacuten se realiza en horas hombre
426 Evaluacioacuten y sensibilizacioacuten privada de la inversioacuten
Para realizar la evaluacioacuten privada y sensibilizacioacuten del anaacutelisis de la lecheriacutea estudiada en el caso se consideran los siguientes supuestos
Dependiendo del combustible
utilizado actualmente se
determina el monto de inversioacuten inicial
por efecto del ahorro econoacutemico
generado por la sustitucioacuten de la
fuente de energiacuteaFuente Elaboracioacuten propia
65
bull Inversioacuten Total de construccioacuten de un SPB $15000000bull Precio de Kcal de lentildea= $0007bull Precio kg GLP $950bull Precio Kwh $100bull Precio metro lentildea $15000bull Tasa de descuento utilizada 10 12 15bull No se considera creacutedito por parte del privado (no opera la incorporacioacuten de la
cuenta intereses financieros)bull Amortizacioacuten realizada a 10 antildeosbull Horizonte de evaluacioacuten 20 antildeosbull Se evaluacutea con ahorro de alternativas de utilizacioacuten de lentildea y GLPbull El costo de materiales corresponde aproximadamente a un 80 de la inversioacuten
inicialbull El costo de mano de obra corresponde aproximadamente a un 20 de la inversioacuten
inicialbull Se asume un incremento del 3 anual para los costos de mantencioacutenbull No se aplica ahorro de impuestos por fundamentos contables que rigen en la
legislacioacuten tributaria vigente
Al efectuar la evaluacioacuten de la inversioacuten utilizando los supuestos indicados se puede sentildealar que la implementacioacuten de un SPB evaluado en un horizonte de 20 antildeos genera baja rentabilidad (del orden del 46) y una recuperacioacuten de Capital lenta (142 antildeos) lo que hace poco interesante la inversioacuten (ver Anexo 78)
Sin embargo considerando la generacioacuten de externalidades positivas las que se abordaraacuten con maacutes detalle en el capiacutetulo siguiente se ha considerado pertinente analizar escenarios que contemplen subsidio puacuteblico los que ademaacutes de rentabilizar
66
70 Vacas Antildeo 0 Antildeo 1 Antildeo 2 Antildeo 3 Antildeo 4 Antildeo 5 Antildeo 20Ingresos Ahorro lentildea $420000 $432600 $445578 $458945 $472714 $736473Excedentes $79040 $81411 $83854 $86369 $88960 $138597Beneficios Totales $499040 $514011 $529432 $545314 $561674 $875070 Costos Costo mantencioacuten -$200000 -$206000 -$212180 -$218545 -$225102 -$350701Valor residual $0 $0 $0 $0 $0 $1500000Inversioacuten inicial -$15000000 Subsdio $12692000 Aporte privado (a) -$2308000 Costos Totales -$200000 -$206000 -$212180 -$218545 -$225102 $1149299Flujo Neto -$2308000 $299040 $308011 $317252 $326769 $336572 $2024368Flujo Neto Acumulado $0 $299040 $607051 $924303 $1251072 $1587644 $9535317
Sensibilizacioacuten VANVAN 10 $1040075
VAN 12 $548052
VAN 15 $648
TIR 1500
Para el caso de la lentildea por ser un combustible de menor valor de mercado el aporte de capital maacuteximo efectuado por el inversionista para conseguir una rentabilidad del 15 es de $2308000 y el subsidio puacuteblico debe ser del orden del 85 de la Inversioacuten inicial con lo que se genera una recuperacioacuten del capital privado a los 69 antildeos
En la Tabla siguiente se realiza el ejercicio considerando la evaluacioacuten para la misma lecheriacutea del caso pero asumiendo que se utiliza como combustible a sustituir GLP
Tabla 27 Determinacioacuten del aporte privado y subsidio puacuteblico considerando sustitucioacuten de lentildea (TIR 15)
En el caso del GLP por
tratarse de un combustible
de mayor valor comercial que la
lentildea la sustitucioacuten posee un impacto
mayor en la disminucioacuten de los
costos
socialmente la inversioacuten desde el punto de vista del inversionista privado al disminuir su aporte a la inversioacuten inicial permite incrementar la rentabilidad de su capital y disminuir el periacuteodo de recuperacioacuten del mismo
En virtud de lo anterior y utilizando los mismos paraacutemetros de la evaluacioacuten realizada a continuacioacuten se presentan tres ejercicios de anaacutelisis de la rentabilidad del capital aportado por el inversionista para lo cual se incorporan diferentes niveles de subsidio puacuteblico de manera de hacer maacutes atractiva la inversioacuten privada tanto para casos de sustitucioacuten de lentildea como de GLP por ser combustibles representativos del consumo energeacutetico del segmento de productores analizados
(a) Corresponde al monto de inversioacuten al que el VAN se hace cero o se acerca a este valor
Fuente Elaboracioacuten propia(Ver anexo 78)
67
70 Vacas Antildeo 0 Antildeo 1 Antildeo 2 Antildeo 3 Antildeo 4 Antildeo 5 Antildeo 20Ingresos Ahorro GLP $98895000 $1018619 $1049177 $1080652 $1113072 $1734130Excedentes $79040 $81411 $83854 $86369 $88960 $138597Beneficios Totales $1067990 $1100030 $1133031 $1167022 $1202032 $1872727 Costos Costo mantencioacuten -$200000 -$206000 -$212180 -$218545 -$225102 -$350701Valor residual $0 $0 $0 $0 $0 $1500000Inversioacuten inicial -$15000000 Subsidio $8475000 Aporte privado (a) -$6525000 Costos Totales -$200000 -$206000 -$212180 -$218545 -$225102 $1149299Flujo Neto -$6525000 $867990 $894030 $920851 $948476 $976930 $3022026Flujo Neto Acumulado $0 $867990 $1762020 $2682870 $3631346 $4608277 $24823216
Sensibilizacioacuten VAN VAN 10 $2768871
VAN 12 $1469089
VAN 15 $1683
TIR 1500
Tabla 28 Determinacioacuten del aporte privado y subsidio puacuteblico considerando sustitucioacuten de GLP (TIR 15)
En el caso del GLP por tratarse de un combustible de mayor valor comercial que la lentildea la sustitucioacuten posee un impacto mayor en la disminucioacuten de los costos Esto permite efectuar un aporte de capital maacutes elevado y exigir al proyecto una rentabilidad al capital del 15 lo que para este caso en particular equivale a un aporte privado maacuteximo de $ 6525000 consiguiendo la recuperacioacuten del capital invertido en un periacuteodo de 69 antildeos Para tal efecto se requiere un subsidio puacuteblico miacutenimo del orden del 57 de la inversioacuten Inicial montos inferiores de subsidio generariacutean una rentabilidad del capital inferior al 15 exigido en este ejercicio
(a) Corresponde al monto de inversioacuten al que el VAN se hace cero o se acerca a este valor
Fuente Elaboracioacuten propia(Ver anexo 78)
En el siguiente ejercicio este mismo caso se sensibiliza considerando que existe un de subsidio menor al indicado previamente mostraacutendose la dependencia de este tipo de proyectos a los subsidios puacuteblicos para los SPB considerados en este estudio
68
Tabla 29 Determinacioacuten del aporte privado y subsidio puacuteblico considerando sustitucioacuten de GLP (TIR 10)
70 Vacas Antildeo 0 Antildeo 1 Antildeo 2 Antildeo 3 Antildeo 4 Antildeo 5 Antildeo 20Ingresos Ahorro GLP $98895000 $1018619 $1049177 $1080652 $1113072 $1734130Excedentes $79040 $81411 $83854 $86369 $88960 $138597Beneficios Totales $1067990 $1100030 $1133031 $1167022 $1202032 $1872727 Costos Costo mantencioacuten -$200000 -$206000 -$212180 -$218545 -$225102 -$350701Valor residual $0 $0 $0 $0 $0 $1500000Inversioacuten inicial -$15000000 Subsidio $5708000 Aporte privado (a) -$9292000 Costos Totales -$200000 -$206000 -$212180 -$218545 -$225102 $1149299Flujo Neto -$9292000 $867990 $894030 $920851 $948476 $976930 $3022026Flujo Neto Acumulado $0 $867990 $1762020 $2682870 $3631346 $4608277 $24823216
Sensibilizacioacuten VANVAN 10 $1871
VAN 12 -$1297911
VAN 15 -$2765317
TIR 1000
Al aplicar subsidios menores ademaacutes de incrementarse el aporte de capital privado la rentabilidad sobre el mismo disminuye Asiacute con niveles de subsidio a la inversioacuten inicial del orden del 38 para obtener una rentabilidad del 10 el aporte de capital debe ser de $9292000 extendieacutendose ademaacutes el periodo de recuperacioacuten hasta los 93 antildeos
Por uacuteltimo es necesario sentildealar que la sensibilizacioacuten realizada se acotoacute al tipo de caso sin embargo de acuerdo a experiencias instaladas en la zona sur de Chile este tipo de inversiones se rentabilizan mejor para los tramos de mayor cantidad de vacas donde existe una mayor generacioacuten de excedentes y se posibilita ademaacutes de la sustitucioacuten de energiacutea caloacuterica la generacioacuten de energiacutea eleacutectrica para autoabastecimiento
(a) Corresponde al monto de inversioacuten al que el VAN se hace cero o se acerca a este valor
Fuente Elaboracioacuten propia(Ver anexo 78)
Este tipo de inversiones se
rentabilizan mejor para los tramos de
mayor cantidad de vacas donde
existe una mayor generacioacuten de
excedentes y se posibilita ademaacutes
de la sustitucioacuten de energiacutea caloacuterica
la generacioacuten de energiacutea
eleacutectrica para autoabastecimiento
69
43 Externalidades y consideraciones para la evaluacioacuten social de un SPB
Para efectos de realizar el estudio de valorizacioacuten social o evaluacioacuten social de un proyecto de construccioacuten de un SPB es importante tener en cuenta que existen dos escenarios la situacioacuten sin proyecto y la situacioacuten con proyecto y la metodologiacutea seleccionada para su evaluacioacuten dependeraacute de quien efectuacutee la inversioacuten Si el financiamiento es privado se utilizaraacute la metodologiacutea de Costo-beneficio ahora si el financiamiento es de tipo puacuteblico seriacutea aconsejable realizarlo mediante la metodologiacutea de Costo-eficiencia El estudio social de eacuteste tipo de proyectos requiere de un anaacutelisis acabado distinto de la naturaleza de esta publicacioacuten razoacuten por la cual en este texto se considera de forma descriptiva una serie de externalidades positivas que la instalacioacuten de un SPB genera entre ellas
bull Disminucioacuten de oloresbull Disminucioacuten de vectores (insectos roedores etc)bull Disminucioacuten de la deforestacioacutenbull Menor emisioacuten de gas metano y disminucioacuten del efecto invernaderobull Control de malezasbull Estabilizacioacuten e higienizacioacuten de purines
Toda implementacioacuten de un SPB ademaacutes de generar ahorros energeacuteticos aporta beneficios que se desprenden de la naturaleza misma del proyecto y sus cualidades especiacuteficas bioloacutegicas
431 Disminucioacuten de olores y vectores
La disposicioacuten de los purines en los predios sin tratamiento genera olores que pueden durar varios diacuteas Esto eventualmente dependiendo de la cercaniacutea con poblados y otros predios puede generar problemas de convivencia con la comunidad los cuales podriacutean estar en desacuerdo con las emisiones de malos olores
Esto se debe principalmente a que se trata de materia orgaacutenica putrescible que genera compuestos derivados de la carga de microorganismos patoacutegenos presentes en los purines sin procesar
En base a la experiencia en los SPB que operan actualmente se ha determinado que la disposicioacuten en los campos de los purines tratados disminuyen significativamente los olores en comparacioacuten con purines frescos
432 Sustitucioacuten de lentildea menos deforestacioacuten
Debido a la generacioacuten de energiacutea de un SPB se puede sustituir diversas fuentes energeacuteticas y entre estas la lentildea constituye una fuente de energiacutea usada extensivamente por los pequentildeos agricultores quienes normalmente hacen fuego en calderas que a su vez calientan el agua con la cual realizan las labores de higiene de las herramientas y equipos de ordentildea La equivalencia energeacutetica seriacutea la siguiente
70
Un productor de 70 vacas consume unos 28 msup3 anuales La productividad sustentable de biomasa forestal (nativo) utilizada fue de 145 msup3 por hectaacuterea [28] Por lo tanto ahorrar 28 msup3 equivale a 187 ha de bosque no desforestado El ahorro de no cortar 187 ha equivale a poder vender en el mercado la lentildea ($15000 x 28=$420000) o bien no hacer uso del bosque y conservarlo
433 Menor emisioacuten de gas metano disminucioacuten del efecto invernadero
El uso de SPBs genera que el gas metano contenido en los purines sea procesado dentro de un espacio sellado para su posterior combustioacuten Se disminuyen los gases nocivos al reducir directamente la combustioacuten de lentildea y carboacuten para cocinar calentar agua calefaccionar o iluminar La combustioacuten del biogaacutes contribuye a la mitigacioacuten del calentamiento global ya que el principal constituyente del biogaacutes es el metano el cual su efecto invernadero es 21 veces maacutes contaminante que el dioacutexido de carbono CO2 Su combustioacuten es altamente recomendable pues la transformacioacuten de metano a CO2 en la combustioacuten baja en 21 veces el efecto invernadero por aacutetomo de carbono involucrado 434 Control de malezas
Los purines contienen semillas que no fueron desintegradas en el estoacutemago de los bovinos por lo cual si son dispuestos en las praderas sin procesar en un SPB estas semillas normalmente germinan y distribuyen nuevamente la maleza en el suelo haciendo maacutes difiacutecil el control por parte de los agricultores La presencia de maleza reduce la cantidad de especies nobles en las praderas destinadas a la alimentacioacuten animal disminuyendo su calidad nutritiva Con un SPB estas semillas son decantadas o descompuestas y se reduce casi totalmente su potencial de germinacioacuten final
435 Estabilizacioacuten e higienizacioacuten de purines
El principal peligro de disponer los purines frescos en un terreno agriacutecola son los agentes patoacutegenos que contiene la mezcla Sin embargo el proceso bioloacutegico de un SPB reduce significativamente la carga microbiana y de bacterias dependiendo de la temperatura y tiempo de retencioacuten Esto evita que los mismos animales se enfermen por consumir pasto o agua contaminada
436 Cumplimiento de normas medioambientales
Ante cualquier tipo de fiscalizacioacuten por parte de las autoridades sanitarias correspondientes La utilizacioacuten de un SPB fomenta indiscutiblemente el cumplimiento de las normas medioambientales
Contenido energeacutetico del biogaacutes 55Kwhmsup3 Equivalencia a GLP 1Kwh = 78gr Equivalencia en Petroacuteleo 1Kwh = 01 L Equivalencia en lentildea 1Kwh = 850 Kcal (dependiendo del tipo de bosque y humedad)
Tabla de equivalencia energeacutetica
71
En caso de estar bajo incumplimiento de la norma medioambiental de disposicioacuten de RILES y ser fiscalizado el predio por la autoridad competente las multas pueden llegar hasta los $50000000 (cincuenta millones de pesos)
437 Criterios de evaluacioacuten social
En la evaluacioacuten social de proyectos se identifican tres meacutetodos costo-beneficio costo-eficiencia y costo-efectividad La teacutecnica utilizada dependeraacute del tipo de proyecto y de queacute tan factible sea cuantificar los beneficios Para el anaacutelisis costo-beneficio el principal indicador utilizado es el valor actual neto social que no es otra cosa que el flujo de beneficios y costos sociales traiacutedos a valor presente descontados por la tasa social de descuento donde para la determinacioacuten de beneficios y costos sociales se utilizan los denominados ldquoprecios socialesrdquo La aplicacioacuten de este meacutetodo presupone que es posible identificar y cuantificar todos los beneficios relevantes asociados al proyecto lo que obviamente no es trivial
Es precisamente cuando esto no ocurre que se privilegian otras teacutecnicas aunque estas metodologiacuteas alternativas tambieacuten pueden ser aplicadas en contextos en que simplemente se opta por no medir los beneficios en el entendido que eacutestos de todos modos superaraacuten los costos Una posibilidad es el meacutetodo de costo-eficiencia donde el eacutenfasis se pone en medir adecuadamente el costo de proyectos alternativos con beneficios similares lamentablemente no es frecuente contar con otros proyectos estrictamente comparables lo que limita su aplicacioacuten adecuada y la metodologiacutea de Costo-Efectividad que actualmente no es utilizada en el Sistema Nacional de Inversiones (Agostini y Razmilic 2015)
72
73
Eliana Sotomayor
5 NORMATIVA APLICABLE A PROYECTOS DE GENERACIOacuteN DE BIOGAacuteS
74
El Sistema de Evaluacioacuten de
Impacto Ambiental (SEIA) es un
instrumento de gestioacuten ambiental
de caraacutecter preventivo
En Chile diversos oacuterganos de la Administracioacuten del Estado tienen competencias ambientales que dan lugar a permisos o pronunciamientos que deben ser obtenidos antes de emprender un proyecto de inversioacuten o modificar uno que esteacute en operacioacuten Desde marzo de 1994 existe en el paiacutes la Ley Ndeg 19300 sobre Bases Generales del Medio Ambiente que plantea entre otras cosas un Sistema de Evaluacioacuten de Impacto Ambiental (SEIA) el cual considera una serie de instrumentos de evaluacioacuten de caraacutecter preventivo respecto a las obras que se desarrollan en el territorio y el impacto que estas generan sobre el mismo De estos instrumentos posiblemente los maacutes importantes son el Estudio de Impacto Ambiental (EIA) y la Declaracioacuten de Impacto Ambiental (DIA) cuyas condiciones para el desarrollo de cada uno se sentildealan en el Articulo 10 y 11 de la ley respectivamente [38]
Sin embargo a pesar de toda la normativa vigente existe cierto desconocimiento respecto a si un proyecto o actividad debe someterse o no a dicho Sistema es por ello que se debe realizar previamente una Consulta de Pertinencia La pertinencia es la respuesta del oacutergano administrativo que aclara y determina cuaacutel es el procedimietnto legal para un proyecto Hay dos preguntas claves en materia ambiental La primera si el proyecto debe o no someterse al SEIA La segunda en caso que el proyecto deba ingresar al SEIA si debe hacerlo a traveacutes de una Declaracioacuten o de un Estudio de Impacto Ambiental [39]
Para el caso de sistemas agriacutecolas de menor tamantildeo cuya referencia se hace en este estudio la construccioacuten y funcionamiento de Sistemas Prediales de Biodigestioacuten presentan impactos menores a los que hace referencia el SEIA y generalmente se encuentran asociados a actividades ya existentes de manejo de residuos por lo cual no deben ingresar al SEIA y soacutelo requieran tramitar sus Permisos Ambientales Sectoriales (PAS) a traveacutes de los organismos vinculados a cada permiso
La magnitud de los potenciales impactos que pueda producir una planta de biogaacutes dependeraacute del tipo de sustratos utilizados (tipo de biomasa y su manejo) del tamantildeo de la planta (flujo de sustrato y digestato y cantidades almacenadas) y su cercaniacutea a centros poblados reservas de agua aacutereas protegidas o bienes ambientales en general[5] Es por ello que la normativa de caraacutecter ambiental y los PAS aplicables a un proyecto o actividad especiacutefico deben determinarse caso a caso siendo responsabilidad de cada titular evaluar su aplicacioacuten de acuerdo a las caracteriacutesticas y localizacioacuten del proyecto Para ello se hace fundamental realizar previamente la Consulta de Pertinencia
Sin perjuicio de lo anterior a continuacioacuten se sentildealan los PAS y las normativas ambientales que podriacutean aplicar para proyectos de generacioacuten produccioacuten y distribucioacuten de biogaacutes sentildealados en este estudio
De acuerdo al Nuevo Reglamento SEIA Decreto 402013 Titulo VII De los permisos y pronunciamientos ambientales sectoriales Permisos Ambientales Mixtos se deben considerar pertinentes los siguientes artiacuteculos[40]
- PAS 138 Aguas Servidas (ex PAS 91) Para la construccioacuten reparacioacuten modificacioacuten y ampliacioacuten de cualquier obra puacuteblica o particular destinada a la evacuacioacuten tratamiento o disposicioacuten final de desaguumles aguas servidas de cualquier naturaleza (artiacuteculo 138 RSEIA)
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- PAS 139 RILEs (ex PAS 90) Para la construccioacuten reparacioacuten modificacioacuten y ampliacioacuten de cualquier obra puacuteblica o particular destinada a la evacuacioacuten tratamiento o disposicioacuten final de residuos industriales o mineros (artiacuteculo 139 RSEIA)
- PAS 140 Residuos (ex PAS 93) Para la construccioacuten reparacioacuten modificacioacuten y ampliacioacuten de cualquier planta de tratamiento de basuras y desperdicios de cualquier clase o para la instalacioacuten de todo lugar destinado a la acumulacioacuten seleccioacuten industrializacioacuten comercio o disposicioacuten final de basuras y desperdicios de cualquier clase (artiacuteculo 140 RSEIA)
En cuanto a las normativas ambientales pertinentes a proyectos de generacioacuten de biogaacutes en este estudio se consideran las siguientes
- Norma Chilena sobre Plantas de Digestioacuten Anaeroacutebica - Disentildeo y Operacioacuten (PRNCh3381) a mayo del 2016 se encuentra en proceso de estudio por parte del comiteacute teacutecnico Esta norma establece una clasificacioacuten para las plantas de digestioacuten anaeroacutebica de acuerdo a
- Tipo de materia prima [5] Materias primas de residuos de animales que requieren proceso de higienizacioacuten Materias primas provenientes de residuos vegetales que no requieren proceso de higienizacioacuten
- Tipo de fermentacioacuten empleada
Fermentacioacuten seca los procesos de fermentacioacuten seca generan biogaacutes y el digestato que puede ser aplicado como mejorador de suelos
Fermentacioacuten liacutequida Los procesos de fermentacioacuten liacutequida generan junto con el biogaacutes un efluente que se debe descargar al alcantarillado o a aguas superficiales Ademaacutes determina el tamantildeo de la planta Pequentildeas plantas de digestioacuten anaeroacutebica con una potencia instalada menor o igual a 60kw Plantas medianas de digestioacuten anaeroacutebica con una potencia instalada mayor a 60kw y menor o igual a 300kw Grandes plantas de digestioacuten anaeroacutebica con una capacidad instalada mayor a 300kw
- Norma Teacutecnica de Calidad del Digestato (NCh33752015) La norma sobre disentildeo y operacioacuten de plantas de digestioacuten anaeroacutebica establece que es indispensable para su aplicacioacuten el reconocimiento de esta norma Su vigencia se inicia el 27082015 y tiene por objetivo establecer los requisitos de calidad de los productos obtenidos a partir del proceso de digestioacuten anaeroacutebica (digestato) para su aplicacioacuten en suelos y el tipo de sustrato que puede ser sometido a eacuteste proceso
En cuanto a la seguridad de instalaciones de biogaacutes actualmente no existe una normativa oficial en Chile hasta la fecha soacutelo se ha presentado un documento a consulta puacuteblica para la aprobacioacuten del reglamento Este reglamento espera ser promulgado el 2017 y establece los requisitos miacutenimos de seguridad que deberaacuten cumplir las instalaciones de biogaacutes cuya produccioacuten es con fines energeacuteticos en las etapas de disentildeo construccioacuten operacioacuten mantenimiento reparacioacuten modificacioacuten
Norma Teacutecnica de Calidad
del Digestato (NCh33752015)
La norma sobre disentildeo y operacioacuten de plantas
de digestioacuten anaeroacutebica
establece que es indispensable
para su aplicacioacuten el
reconocimiento de eacutesta
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inspeccioacuten y teacutermino definitivo de operaciones En este documento auacuten en traacutemite de aprobacioacuten se expresa la distancia miacutenima que debe existir entre las edificaciones y equipos Determina tambieacuten los paraacutemetros de seguridad de acuerdo al tamantildeo de las instalaciones el cual se encuentra definido en la normativa respectiva (PRNCh3381) Ademaacutes establece que en el disentildeo y construccioacuten se debe tener en cuenta el uso de materiales adecuados para el manejo del biogaacutes la proteccioacuten de tuberiacuteas la limpieza del gas y la hermeticidad del proceso entre otros [31]
Finalmente se describen los procedimientos para determinar la composicioacuten del gas donde el porcentaje miacutenimo vv de metano es de 50 Ademaacutes se indica que se debe mantener registro de las composiciones y documentacioacuten de respaldo Tambieacuten el reporte de accidentes e incidentes que se debe realizar en a lo menos 24 hr donde se solicita un informe con un plazo de 30 diacuteas para instalaciones medianas y grandes [30]
Cabe destacar que estas medidas de seguridad estaacuten en proceso de modificacioacuten por lo que es indispensable determinar la normativa actualizada por cumplir en el momento que se realice el proyecto de biogaacutes ademaacutes de tener en cuenta que en Chile se estaacute en proceso de desarrollo de la normativa En la tabla 30 a continuacioacuten se revisan algunas de las especificaciones legales que actualmente son aplicables a proyectos de biogaacutes [31]
77
Tabla 30 Especificaciones legales que actualmente son aplicables a proyectos de biogaacutes
Etapa de produccioacuten
Produccioacuten
Almacenamiento
Tratamiento depuracioacuten
Transporte-distribucioacuten
Uso en instalaciones fijas
Existente aplicableLey 18410 (Gasobtencioacuten y produccioacuten distribucioacuten de energiacutea eleacutectrica) DFL 3231931 (Ley de servicios de Gas) Art 41 Art 48 1357 y 8 Art 53 sanciones Art55 (medidas cautelares de seguridad) DSS 59499 (condiciones sanitarias y ambientales de trabajo)
Ley 18410 (Gasobtencioacuten y produccioacuten distribucioacuten de energiacutea eleacutectrica) DSE 672004 (Reglamento de servicio de gas de red) DSS-59499 (condiciones sanitarias y ambientales de trabajo)
DSS 59499 (condiciones sanitarias y ambientales de trabajo)
DSE-2802009 (Reglamento de seguridad para el transporte y distribucioacuten de gas de red) DSE 672004 (Reglamento de servicio de gas de red) DSS 59499 (Condiciones sanitarias y ambientales de trabajo)
DSE-19195 (Reglamento de instaladores de gas) DSE-29805 (reglamento para la certificacioacuten de productos eleacutectricos y combustibles) OC-643302 DSS 59499 (Condiciones sanitarias y ambientales de trabajo)
DST-21191 (Normas sobre emisiones de vehiacuteculos motorizados Livianos) DST 5494 (Normas de emisioacuten aplicables a vehiacuteculos motorizados medianos) NCh 3213 Of 2010 (biometano ndash especificaciones) DSS 59499 (condiciones sanitarias y ambientales de trabajo)
Normativa auacuten sin referenciar al biogaacutesDFL 32331 Art 10 (ubicacioacuten plantas y gasoacutemetros)
DFL 32331 Art 10 (ubicacioacuten plantas y gasoacutemetros)
NCh2264Of2009 (Gas natural - especificaciones) NCh 3213Of2010 (biometano ndash especificaciones)
DSE-662007 (Reglamento de instalaciones interiores y medidores de gas) RE 207609 (Protocolos para la certificacioacuten inspeccioacuten perioacutedica y verificacioacuten de la conversioacuten de instalaciones interiores de gas) RE-125009 (Procedimiento para la autorizacioacuten y control de entidades de certificacioacuten de instalaciones interiores de Gas)RE-36808 (Declaracioacuten de instalacioacuten de centrales teacutermicas)
DST-5588 (Normas de emisioacuten aplicables a vehiacuteculos motorizados pesados) DST-21191(Normas sobre emisiones de Vehiacuteculos motorizados livianos) RE-6500 (Certificacioacuten de vehiacuteculos a gas Subsecretariacutea de Transporte)
Uso en vehiacuteculos motorizados
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79
6 CONCLUSIONES GENERALES
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Del presente estudio exploratorio se desprende que el potencial para generar biogaacutes con residuos orgaacutenicos del sector agropecuario en la Regioacuten de los Riacuteos es auspicioso y representa una oportunidad para aportar y al mismo tiempo diversificar la matriz energeacutetica de la regioacuten asiacute como para contribuir en la gestioacuten de residuos del sector avanzando en las metas regionales de sustentabilidad
La produccioacuten de biogaacutes constituye para la regioacuten una alternativa teacutecnica y socialmente valiosa como solucioacuten a la dependencia en el uso de combustibles foacutesiles y del recurso bosque nativo para la obtencioacuten de lentildea Existen hoy en diacutea proyectos exitosos en desarrollo y alternativas tecnoloacutegicas que funcionan dentro de las condiciones ambientales de la Regioacuten adaptaacutendose a los requerimientos y capacidad de los distintos recursos disponibles e instalaciones agropecuarias existentes
De acuerdo a las estimaciones realizadas en el presente estudio la digestioacuten anaeroacutebica de residuos de la agroindustria de la regioacuten presenta un potencial de produccioacuten de biogaacutes cercano a los 403 millones de msup3antildeo equivalentes a 242000 GWh de energiacutea bruta
Los principales sustratos corresponden a 53 la industria del queso (suero) 23 a lecheriacuteas (purines) y 18 a ferias ganaderas (estieacutercol-puriacuten)
En teacuterminos de la sustitucioacuten de energiacutea caloacuterica en base a lentildea la generacioacuten de calor potencial equivale al calor entregado por 104500 msup3 de lentildea (usando eficiencia de estufa de doble caacutemara) o bien a 18000 toneladas de gas licuado Esto es significativo dado que equivale al 6 del consumo actual de lentildea en la Regioacuten de Los Riacuteos
Respecto a la generacioacuten de energiacutea eleacutectrica y considerando el total teoacuterico regional correspondiente al 100 del biogaacutes utilizado en sistemas de cogeneracioacuten el potencial eleacutectrico maacuteximo corresponderiacutea a 80600 MWh o el equivalente a una potencia constante de 92 MW lo que equivale al 146 del consumo regional Esta cogeneracioacuten entregariacutea 96700 GWh como calor residual aprovechable
Conclusiones
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En relacioacuten al potencial de cambios tecnoloacutegicos innovadores la adopcioacuten de biodigestores domiciliarios en el territorio rural en conjunto con el uso de cocinas a biogaacutes especialmente en el aacutembito de la agricultura familiar campesina se vislumbra como una prometedora tecnologiacutea que podriacutea disminuir de manera importante la demanda de lentildea GLP o electricidad para cocinar permitiendo mejorar ciertos estaacutendares de comodidad y al mismo tiempo optimizar la gestioacuten de residuos orgaacutenicos tanto agropecuarios como domeacutesticos ademaacutes de su contribucioacuten a la conservacioacuten del bosque nativo
Respecto a las externalidades positivas no fue posible cuantificarlas por falta de informacioacuten y estudios regionales al respecto sin embargo se mencionan y describen como parte de este estudio Aun asiacute se destaca la importancia de avanzar en la estimacioacuten del impacto social y ambiental para favorecer su aprobacioacuten por parte de la comunidad rural y los tomadores de decisiones involucrados
Bajo las condiciones y valores de inversioacuten actual (que no considera las externalidades positivas) y seguacuten el anaacutelisis econoacutemico realizado a 20 antildeos no resulta econoacutemicamente atractivo la instalacioacuten de un SPB en los distintos segmentos estudiados De acuerdo al anaacutelisis realizado y en consideracioacuten a las externalidades identificadas las alternativas analizadas sugieren escenarios donde se justificariacutea la aplicacioacuten de subsidios Sin embargo se requiere profundizar dichos anaacutelisis considerando las diversas situaciones productivas y tecnoloacutegicas existentes asiacute como diferentes opciones de financiamiento tales como postulacioacuten a proyectos programas o subsidios puacuteblicos de asociaciones gremiales incentivos asociativos entre otros
Finalmente el resultado de este estudio permitiraacute a agricultores teacutecnicos y profesionales del aacutembito puacuteblico y privado contar con un documento de consulta que contiene informacioacuten detallada del potencial de biogaacutes disponible a partir de los residuos generados por la actividad agroindustrial en la regioacuten abriendo importantes posibilidades a la generacioacuten de energiacutea limpia no contaminante y de mayor eficiencia energeacutetica con el consiguiente aporte al desarrollo sustentable de la actividad agropecuaria en la Regioacuten de Los Riacuteos
82
7 ANEXOS
71 Anaacutelisis comparativo entre puriacuten crudo y digestadoComparacioacuten de contenido nutricional
A continuacioacuten se presenta un anaacutelisis comparativo del contenido nutricional de purines previo y posterior al paso por un biodigestor
Anaacutelisis del puriacuten sin biodigestioacuten
83
Anaacutelisis del puriacuten con biodigestioacuten
84
72 Anaacutelisis de residuos de fosas seacutepticas tratados con biodigestioacutenA continuacioacuten se presenta un anaacutelisis de un digestato cuya biomasa de entrada incluyoacute aguas servidas Puede apreciarse que los patoacutegenos se encuentran disminuidos estando por debajo del liacutemite de deteccioacuten
85
Paraacutemetro Flujo residuos sup1 Total sup2 Total sup2 (msup3 diacutea sup1 ) (kg MS diacutea sup1 ) (ton MS antildeo sup1 ) DBO5 2064 75327Soacutelidos Suspendidos 650 1194 436Aceites y Grasas 407 149TOTAL 1601 585
73 Caacutelculo de potenciales de biomasa y energiacutea731 Datos referenciados
Tabla 31 Potencial de produccioacuten de biogaacutes por animal [32]
Sustrato MS ()[33] MOS()[34] Rdto biogaacutes (msup3t MOS] [34] Contenido CH4 (vol )[34]
Suero 6 80 95 800 950 60 80
Tabla 32 Materia seca materia orgaacutenica rendimiento de biogaacutes y contenido de metano para el suero de leche
Tabla 33 Generacioacuten diaria y anual de residuos en materia seca expresados en kg por diacutea y toneladas por antildeo para FRIVAL
Fuente sup1Datos presentados por la planta en el SEIA (2005) y 2Altaner (2009)
Fuente Elaboracioacuten propia
Fuente Deublein D and Steinhauser A (eds) (2008) Gas Preparation in Biogas from Waste and Renewable Resources An Introduction Wiley-VCH Verlag GmbH amp Co KGaA Weinheim Germany doi 1010029783527621705ch3f
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Tabla 34 Valores de DBO5 soacutelidos suspendidos totales y aceites y grasas presentes en los RILes generados en la planta FRIVAL
Paraacutemetro Promedio ponderado (mg L sup1 ) Promedio ponderado (kg mmacrsup3 ) Carga maacutexima diaria (kg diacutea )DBO5 3175 3175 1515Soacutelidos Suspendidos 1837 1837 876Aceites y Grasas 626 0626 299
Paraacutemetro Flujo residuos sup1 Total sup2 Total sup2 (msup3 antildeo sup1) (kg antildeo sup1) (ton antildeo sup1)Soacutelidos Suspendidos 12031 22101 221Aceites y Grasas 7531 75TOTAL 29632 296
Fuente SEIA (2005)
Tabla 35 Volumen y materia seca de residuos generados por planta FRIGOBAL al antildeo
Fuente sup1 Vermehren [19] en base a SISS (2012) y sup2 Declaracioacuten de impacto ambiental planta FRIVAL [24]
732 Encuestas y entrevistas a actores relevantes
Se realizaron encuestas y entrevistas a productores de los rubros analizados con el propoacutesito de conocer la capacidad de generacioacuten de residuos y la demanda energeacutetica de sus procesos productivos
Ademaacutes se realizaron entrevistas formales a los expertos de diferentes sectores tanto empresas consultores privados sector acadeacutemico e instituciones gubernamentales entre otras que permitieron tener una visioacuten global de los diferentes sistemas productivos analizados en este estudio
733 Encuesta productores de leche (Segmento de 0-10 vacas en ordentildea)
Predio 1
El predio se encuentra ubicado en el sector de Choroico a 14 km de la comuna de Riacuteo Bueno La superficie total es de 10 heacutectareas de las cuales 7 corresponden a la unidad de negocio lecheriacutea y 3 son destinadas a la crianza de terneros La empresa cuenta con un equipo de ordentildea de 2 unidades no posee liacutenea de leche y no posee estanque enfriador Entrega en tarro
La raza predominante es Overo Colorado posee 8 vacas masas 5 vacas en ordentildea y 3 vacas secas Realiza dos ordentildeas al diacutea Los meses de mayo a septiembre no ordentildea Durante la temporada 2014 entregoacute 7300 litros de leche Las vacas estaacuten en promedio 3 horas en el patio de espera
Predio 2
El predio se encuentra ubicado en el sector de Cayurruca a 24 km de la comuna de Riacuteo Bueno La superficie total es de 20 hectaacutereas siendo la totalidad de la superficie destinada al rubro de leche 15 hectaacutereas corresponden a la unidad de negocio lecheriacutea y 5 corresponden a la unidad de negocio crianza La empresa cuenta con un equipo de ordentildea de 2 unidades no posee liacutenea de leche y cuenta con un estanque enfriador de 650 litros Realiza dos ordentildeas al diacutea
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La raza predominante del rebantildeo es Overo Negro y Holstein fresian El total de vaca masa es de 16 y tiene en ordentildea un promedio anual de 8 Posee 4 vacas secas
Durante la temporada 2014 Bruno entregoacute 35946 litros a planta No ordentildeoacute durante los meses de julio y agosto Las vacas estaacuten en promedio 4 horas en el patio de espera No tiene pozo purinero
734 Encuesta productores de leche (Segmento de 10-25 vacas en ordentildea)
Predio 1El predio se encuentra ubicado en el sector de Choroico a 20 kiloacutemetros de la comuna de Riacuteo Bueno La superficie total del predio es de 39 hectaacutereas de las cuales 20 estaacuten destinadas al rubro de la leche De eacutestas 13 hectaacutereas corresponden a la unidad de negocio lecheriacutea y 7 a la unidad de negocio crianza La empresa cuenta con un equipo de ordentildea de 2 unidades no posee liacutenea de leche y no posee tanque enfriador La sentildeora Alicia entrega leche en tarro
La raza de su rebantildeo es Overo Negro y Overo Colorado El total de vacas masas es de 29 y tiene un promedio de 24 vacas en ordentildea En promedio al antildeo tiene 6 vacas secas y 19 terneros Realiza 2 ordentildeas Durante la temporada 2014 la sentildeora Alicia comercializoacute un total de 78720 litros de leche En promedio las vacas estaacuten 4 horas en el patio de espera
Predio 2El predio se encuentra ubicado en el sector de Futahuente a 50 kiloacutemetros de la ciudad de Riacuteo Bueno La superficie total del predio es de 21 hectaacuterea de las cuales 15 corresponden a la unidad de negocio lecheriacutea y 5 a la unidad crianza La empresa cuenta con un equipo de ordentildea de 4 unidades posee liacutenea de leche y estanque enfriador de 570 litros
La raza predominante del rebantildeo lechero es Jersey Overo Negro y Overo Colorado El total de vacas masa son 20 en ordentildea tiene 16 y 4 vacas secas en promedio al antildeo
Realiza dos ordentildeas La produccioacuten de leche durante la temporada 2014 fue de 76830 litros En promedio las vacas estaacuten 4 horas en el patio de espera
735 Encuesta productores de leche (Segmento de 50-100 vacas en ordentildea)
Predio 1El predio se encuentra ubicado en el sector de Folilco a 35 kiloacutemetros de la comuna de Riacuteo Bueno La superficie total es de 342 hectaacutereas propias y 26 arrendadas
La superficie destinada al rubro de leche es de 602 hectaacutereas de las cuales 442 corresponden a la unidad de negocio lecheriacutea y 16 a la unidad de negocio crianza La empresa cuenta con un equipo de ordentildea de 6 unidades posee liacutenea de leche y estanque enfriador de 2400 litros
La raza predominante del rebantildeo lechero es Overo Colorado El total de vacas masa es de 117 de las cuales 84 estaacuten en ordentildea El nuacutemero de vacas secas en promedio son 31 Las vacas se encuentran en el patio de espera 4 horas aproximadamente Siacute posee pozo purinero
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74 Encuesta ferias de ganado741 Encuesta Tattersall de Riacuteo Bueno
bull Capacidad maacutexima de cabezas en la feria 2500 cabezas promediobull Cantidad promedio de cabezas que existen en un determinado tiempo en el recinto Esta informacioacuten aparece en la paacutegina
web de la feria
bull Porcentaje de tipo de animales (vaquilla novillo bueyes etc) en un determinado periacuteodo de tiempo Esta informacioacuten aparece en la paacutegina web de la feria
bull Permanencia promedio de animales en el recinto Los animales pueden permanecer simplemente 2 a 3 horas como miacutenimo y como maacuteximo 48 horas Pero lo normal es que el animal se encuentre en el recinto aproximadamente 24 horas
742 Procedimiento para deshacerse de los desechos (bostas y purines)
bull Bostas Despueacutes de ponerle aserriacuten a los corrales las bostas son extraiacutedas con pala y trasladadas con carretilla a un lugar especiacutefico del recinto para que luego semanalmente sean trasladadas a Curarrehue
bull Purines (Juan Carrasco) Los purines despueacutes del manguereo y tambieacuten con ayuda de la pendiente llegan a los desaguumles los cuales estaacuten proacuteximos a los corrales para posteriormente ser conducidos a una planta procesadora que realiza un filtrado separando los soacutelidos de los liacutequidos Los soacutelidos son trasladados al recinto donde son acumuladas las bostas y los liacutequidos caen en el alcantarillado
743 Cantidad promedio de desechos (bostas y purines) en un determinado tiempo
bull Desechos soacutelidos Potencialmente 4000 Kg a 6000kg
bull Desechos liacutequidos No tienen cifras especiacuteficas ya que son desprendidos en el alcantarillado
744 Encuesta FEGOSA Paillaco (Carlos Rocha)
bull Capacidad maacutexima de cabezas en la feria 1700 cabezas promedio
bull Cantidad promedio de cabezas que existen en un determinado periodo de tiempo en el recinto Esta informacioacuten aparece en la paacutegina web de la feria
bull Porcentaje de tipo de animales (vaquilla novillo bueyes etc) en un determinado periodo de tiempo Esta informacioacuten aparece en la paacutegina web de la feria
bull Permanencia promedio de animales en el recinto Los animales pueden irse de inmediato o permanecer como maacuteximo 48 horas Pero lo normal es que el animal se encuentre en el recinto aproximadamente 24 horas
745 Procedimiento para deshacerse de los desechos (bostas y purines)
bull Bostas Despueacutes de ponerle aserriacuten a los corrales las bostas son extraiacutedas con pala y trasladadas con carretilla a un lugar especiacutefico del recinto para que luego semanalmente sean trasladadas a Curarrehue
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bull Purines Los purines despueacutes del manguereo y tambieacuten con ayuda de la pendiente llegan a los desaguumles los cuales estaacuten proacuteximos a los corrales Posteriormente son conducidos a 2 pozos purineros de capacidad de 10000 litros cada uno Una vez llenos son traslados por un camioacuten de FEROSOR a una planta procesadora en Puerto Montt
746 Cantidad promedio de desechos (bostas y purines) en un determinado tiempo
bull Desechos soacutelidos Potencialmente 3000 Kg a 4000kg bull Desechos purines Potencialmente 20000 litros entre 1 a 2 semanas tendriacutea que ser trasladado por FEROSOR
75 Entrevista criaderos de aves751 Agriacutecola y aviacutecola ciudad de Valdivia La Aviacutecola se dedica a la venta de insumos agriacutecolas y a la venta de aves de carne y ponedoras El criadero se encuentra ubicado en las dependencias comerciales de la aviacutecola La capacidad maacutexima del recinto es de aproximadamente 2000 aves El mayor porcentaje de su produccioacuten estaacute orientado a la venta de pollos Broiler los que promedian el 80 del total Ademaacutes se comercializan gallinas y patos los cuales promedian 12 y 8 respectivamente
El mayor problema que presenta la aviacutecola en el proceso productivo es la calefaccioacuten de la sala donde se mantienen las aves El duentildeo de la empresa sentildeala que cuando iniciaron el negocio se usaban laacutemparas incandescentes a petroacuteleo pero con los antildeos las nuevas tecnologiacuteas y el cambio en la valorizacioacuten de los combustibles ha favorecido el uso de la calefaccioacuten en base a energiacutea eleacutectrica Actualmente el costo promedio mensual en electricidad para calefaccionar la sala de mantenimiento de las aves fluctuacutea entre los $400000 a los $500000 pesos
La empresa proyecta establecer caacutemaras incubadoras por lo cual estima que su consumo de energiacutea eleacutectrica aumentaraacute en un 20
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76 Entrevista productores de quesoNelson Pizarro Lago Ranco sector Huaimen (Ayudante del productor Juan Pizarro)
Sectores de ventaEn ferias de Corral Valdivia y Lago Ranco
Precio de venta del queso$4400kiloiquestSe dedica soacutelo a la produccioacuten de quesoSolamente queseriacuteaiquestCompra la leche o tiene sus propias vacasCompro la leche trabajando aproximadamente 1200 litros diariosiquestCuantos kilos de queso produce en un determinado tiempo150 kg ndash 140 kg de queso diario (15 quesos)iquestCuantos litros de suero produce en un determinado tiempo8 litros por kilo de quesoiquestDiariamente se produce 800-900 litros de sueroSe desprende aproximadamente el 80 del total de la lecheiquestLa calidad de la leche afecta a la produccioacuten de sueroSiacute afecta Cuando la leche es maacutes gruesa se desprende entre un 60 a un 70 del total de la lecheNatalia Unioacuten Lago Ranco sector CayurrucaSectores de ventaEn ferias de Valdivia y Lago Ranco
Precio de venta del queso$3500kiloiquestSoacutelo se dedica a la produccioacuten de quesoSolamente queseriacuteaiquestCompra la leche o tiene sus propias vacasCompro la leche trabajando aproximadamente 800 litros diariosiquestCuaacutentos kilos de queso produce en un determinado tiempo90 kg a 100 kg de queso diario (10 quesos)iquestCuaacutentos litros de suero produce en un determinado tiempo8 a 9 litros por kilo de quesoiquestDiariamente se produce 500 a 600 litros de sueroSe desprende aproximadamente entre 80 iquestLa Calidad de la leche afecta a la produccioacuten de sueroSi afecta cuando la leche es maacutes gruesa se desprende un 70 del total de la leche
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77 Encuesta industria cervezaSe realizaron entrevistas a 4 cerveceriacuteas artesanales de la Regioacuten todas localizadas en Valdivia Las cerveceriacuteas fueron
bull Cuello Negrobull 3 Puentesbull JBellobull El Growler
En general la entrevista recopiloacute los datos teacutecnico-productivos necesarios para la estimacioacuten del potencial de produccioacuten de biogaacutes de cada cerveceriacutea Adicionalmente se consultoacute sobre los planes de expansioacuten y la visioacuten de crecimiento del sector en el corto y mediano plazo
Al respecto Cerveza Cuello Negro pretende duplicar su produccioacuten en un plazo de aproximadamente dos antildeos El resto de las cerveceriacuteas consultadas si bien expresaron intensiones y visioacuten optimista respecto de su expansioacuten no especificaron metas o cantidades
Consultadas sobre su visioacuten acerca del potencial de crecimiento del sector cervecero artesanal Cristiaacuten Olivares de Cuello Negro afirmoacute que es virtualmente indefinido ldquoLa cerveza artesanal considerando Kunstmann y Kross acapara aproximadamente un 2 del mercado Considerando que en USA es del 15 la posibilidades de crecimiento son muy grandesrdquo destacoacute Misma opinioacuten expresoacute Javier Bello de Cerveza JBello ldquoLa cerveceriacutea artesanal tiene mucho potencial le estaacute quitando volumen a la cerveceriacutea industrial que hoy tiene maacutes del 90 del mercado Asiacute que son miles y miles de litrosrdquo enfatizoacute el emprendedor Finalmente Joel Driver de Cerveceriacutea El Growler tambieacuten considera que el potencial de crecimiento es enorme ldquoEn USA hay cerveceriacuteas artesanales que producen 20 veces lo que produce Kunstmann El mercado de USA igual es gigante pero aquiacute falta mucho todaviacutea tanto en la Regioacuten como en el paiacutes En ese sentido considerando el bajo porcentaje de las artesanales en el mercado de las cervezas cuesta mucho ponerse un liacutemiterdquo explicoacute
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Tabla 36
Sensibilizacioacuten VANVAN 10 -$5706129VAN 12 -$7005911VAN 15 -$8473317TIR 460
Fuente Elaboracioacuten propia
Caso 70 Vacas Antildeo 0 Antildeo 1 Antildeo 2 Antildeo 3 Antildeo 4 Antildeo 5 Antildeo 6 Antildeo 7 Antildeo 8 Antildeo 9 Antildeo 10 Antildeo 11 Antildeo 12 Antildeo 13 Antildeo 14 Antildeo 15 Antildeo 16 Antildeo 17 Antildeo 18 Antildeo 19 Antildeo 20Ingresos Ingresos Ahorro lentildea $420000 $432600 $445578 $458945 $472714 $486895 $501502 $516547 $532043 $548005 $564445 $581378 $598820 $616784 $635288 $654346 $673977 $694196 $715022 $736473Excedentes $79040 $81411 $83854 $86369 $88960 $91629 $94378 $97209 $100126 $103129 $106223 $109410 $112692 $116073 $119555 $123142 $126836 $130641 $134560 $138597Beneficios Totales $499040 $514011 $529432 $545314 $561674 $578524 $595880 $613756 $632169 $651134 $670668 $690788 $711512 $732857 $754843 $777488 $800813 $824837 $849582 $875070 Costos Costo mantencioacuten -$200000 -$206000 -$212180 -$218545 -$225102 -$231855 -$238810 -$245975 -$253354 -$260955 -$268783 -$276847 -$285152 -$293707 -$302518 -$311593 -$320941 -$330570 -$340487 -$350701Valor residual $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $1500000Inversioacuten inicial -$15000000 Subsdio $12692000 Aporte privado -$2308000 Costos Totales -$200000 -$206000 -$212180 -$218545 -$225102 -$231855 -$238810 -$245975 -$253354 -$260955 -$268783 -$276847 -$285152 -$293707 -$302518 -$311593 -$320941 -$330570 -$340487 $1149299Flujo Neto -$2308000 $299040 $308011 $317252 $326769 $336572 $346669 $357069 $367781 $378815 $390179 $401885 $413941 $426360 $439150 $452325 $465895 $479871 $494268 $509096 $2024368Flujo Neto Acumulado $0 $299040 $607051 $924303 $1251072 $1587644 $1934313 $2291383 $2659164 $3037979 $3428158 $3830043 $4243985 $4670344 $5109494 $5561819 $6027714 $6507585 $7001853 $7510948 $9535317
Caso 70 Vacas Antildeo 0 Antildeo 1 Antildeo 2 Antildeo 3 Antildeo 4 Antildeo 5 Antildeo 6 Antildeo 7 Antildeo 8 Antildeo 9 Antildeo 10 Antildeo 11 Antildeo 12 Antildeo 13 Antildeo 14 Antildeo 15 Antildeo 16 Antildeo 17 Antildeo 18 Antildeo 19 Antildeo 20Ingresos Ahorro GLP $98895000 $1018619 $1049177 $1080652 $1113072 $1146464 $1180858 $1216284 $1252772 $1290355 $1329066 $1368938 $1410006 $1452306 $1495876 $1540752 $1586974 $1634584 $1683621 $1734130Excedentes $79040 $81411 $83854 $86369 $88960 $91629 $94378 $97209 $100126 $103129 $106223 $109410 $112692 $116073 $119555 $123142 $126836 $130641 $134560 $138597Beneficios Totales $1067990 $1100030 $1133031 $1167022 $1202032 $1238093 $1275236 $1313493 $1352898 $1393485 $1435289 $1478348 $1522698 $1568379 $1615431 $1663894 $1713810 $1765225 $1818181 $1872727 Costos Costo mantencioacuten -$200000 -$206000 -$212180 -$218545 -$225102 -$231855 -$238810 -$245975 -$253354 -$260955 -$268783 -$276847 -$285152 -$293707 -$302518 -$311593 -$320941 -$330570 -$340487 -$350701Valor residual $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $1500000Inversioacuten inicial -$15000000 Subsidio $5708000 Aporte privado -$9292000 Costos Totales -$200000 -$206000 -$212180 -$218545 -$225102 -$231855 -$238810 -$245975 -$253354 -$260955 -$268783 -$276847 -$285152 -$293707 -$302518 -$311593 -$320941 -$330570 -$340487 $1149299Flujo Neto -$9292000 $867990 $894030 $920851 $948476 $976930 $1006238 $1036425 $1067518 $1099544 $1132530 $1166506 $1201501 $1237546 $1274673 $1312913 $1352300 $1392869 $1434655 $1477695 $3022026Flujo Neto Acumulado $0 $867990 $1762020 $2682870 $3631346 $4608277 $5614515 $6650941 $7718459 $8818003 $9950533 $11117039 $12318540 $13556086 $14830759 $16143671 $17495971 $18888841 $20323496 $21801191 $24823216
Sensibilizacioacuten VANVAN 10 $1040075VAN 12 $548052VAN 15 $648TIR 1500
Sensibilizacioacuten VANVAN 10 $1871VAN 12 -$1297911VAN 15 -$2765317TIR 1000
FLUJO FINANCIERO SIN SUBSIDIO EN BASE A GLP
FLUJO FINANCIERO CON SUBSIDIO (85) EN BASA A LENtildeA
Caso 70 Vacas Antildeo 0 Antildeo 1 Antildeo 2 Antildeo 3 Antildeo 4 Antildeo 5 Antildeo 6 Antildeo 7 Antildeo 8 Antildeo 9 Antildeo 10 Antildeo 11 Antildeo 12 Antildeo 13 Antildeo 14 Antildeo 15 Antildeo 16 Antildeo 17 Antildeo 18 Antildeo 19 Antildeo 20Ingresos Ahorro GLP $98895000 $1018619 $1049177 $1080652 $1113072 $1146464 $1180858 $1216284 $1252772 $1290355 $1329066 $1368938 $1410006 $1452306 $1495876 $1540752 $1586974 $1634584 $1683621 $1734130Excedentes $79040 $81411 $83854 $86369 $88960 $91629 $94378 $97209 $100126 $103129 $106223 $109410 $112692 $116073 $119555 $123142 $126836 $130641 $134560 $138597Beneficios Totales $1067990 $1100030 $1133031 $1167022 $1202032 $1238093 $1275236 $1313493 $1352898 $1393485 $1435289 $1478348 $1522698 $1568379 $1615431 $1663894 $1713810 $1765225 $1818181 $1872727 Costos Costo mantencioacuten -$200000 -$206000 -$212180 -$218545 -$225102 -$231855 -$238810 -$245975 -$253354 -$260955 -$268783 -$276847 -$285152 -$293707 -$302518 -$311593 -$320941 -$330570 -$340487 -$350701Valor residual $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $1500000Inversioacuten inicial -$15000000 Subsidio $0 Aporte privado -$15000000 Costos Totales -$200000 -$206000 -$212180 -$218545 -$225102 -$231855 -$238810 -$245975 -$253354 -$260955 -$268783 -$276847 -$285152 -$293707 -$302518 -$311593 -$320941 -$330570 -$340487 $1149299Flujo Neto -$15000000 $867990 $894030 $920851 $948476 $976930 $1006238 $1036425 $1067518 $1099544 $1132530 $1166506 $1201501 $1237546 $1274673 $1312913 $1352300 $1392869 $1434655 $1477695 $3022026Flujo Neto Acumulado $0 $867990 $1762020 $2682870 $3631346 $4608277 $5614515 $6650941 $7718459 $8818003 $9950533 $11117039 $12318540 $13556086 $14830759 $16143671 $17495971 $18888841 $20323496 $21801191 $24823216
FLUJO FINANCIERO PRIVADO CON SUBSIDIO (38) EN BASE A GLP
78 Anaacutelisis Econoacutemico
93
Caso 70 Vacas Antildeo 0 Antildeo 1 Antildeo 2 Antildeo 3 Antildeo 4 Antildeo 5 Antildeo 6 Antildeo 7 Antildeo 8 Antildeo 9 Antildeo 10 Antildeo 11 Antildeo 12 Antildeo 13 Antildeo 14 Antildeo 15 Antildeo 16 Antildeo 17 Antildeo 18 Antildeo 19 Antildeo 20Ingresos Ingresos Ahorro lentildea $420000 $432600 $445578 $458945 $472714 $486895 $501502 $516547 $532043 $548005 $564445 $581378 $598820 $616784 $635288 $654346 $673977 $694196 $715022 $736473Excedentes $79040 $81411 $83854 $86369 $88960 $91629 $94378 $97209 $100126 $103129 $106223 $109410 $112692 $116073 $119555 $123142 $126836 $130641 $134560 $138597Beneficios Totales $499040 $514011 $529432 $545314 $561674 $578524 $595880 $613756 $632169 $651134 $670668 $690788 $711512 $732857 $754843 $777488 $800813 $824837 $849582 $875070 Costos Costo mantencioacuten -$200000 -$206000 -$212180 -$218545 -$225102 -$231855 -$238810 -$245975 -$253354 -$260955 -$268783 -$276847 -$285152 -$293707 -$302518 -$311593 -$320941 -$330570 -$340487 -$350701Valor residual $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $1500000Inversioacuten inicial -$15000000 Subsdio $12692000 Aporte privado -$2308000 Costos Totales -$200000 -$206000 -$212180 -$218545 -$225102 -$231855 -$238810 -$245975 -$253354 -$260955 -$268783 -$276847 -$285152 -$293707 -$302518 -$311593 -$320941 -$330570 -$340487 $1149299Flujo Neto -$2308000 $299040 $308011 $317252 $326769 $336572 $346669 $357069 $367781 $378815 $390179 $401885 $413941 $426360 $439150 $452325 $465895 $479871 $494268 $509096 $2024368Flujo Neto Acumulado $0 $299040 $607051 $924303 $1251072 $1587644 $1934313 $2291383 $2659164 $3037979 $3428158 $3830043 $4243985 $4670344 $5109494 $5561819 $6027714 $6507585 $7001853 $7510948 $9535317
Caso 70 Vacas Antildeo 0 Antildeo 1 Antildeo 2 Antildeo 3 Antildeo 4 Antildeo 5 Antildeo 6 Antildeo 7 Antildeo 8 Antildeo 9 Antildeo 10 Antildeo 11 Antildeo 12 Antildeo 13 Antildeo 14 Antildeo 15 Antildeo 16 Antildeo 17 Antildeo 18 Antildeo 19 Antildeo 20Ingresos Ahorro GLP $98895000 $1018619 $1049177 $1080652 $1113072 $1146464 $1180858 $1216284 $1252772 $1290355 $1329066 $1368938 $1410006 $1452306 $1495876 $1540752 $1586974 $1634584 $1683621 $1734130Excedentes $79040 $81411 $83854 $86369 $88960 $91629 $94378 $97209 $100126 $103129 $106223 $109410 $112692 $116073 $119555 $123142 $126836 $130641 $134560 $138597Beneficios Totales $1067990 $1100030 $1133031 $1167022 $1202032 $1238093 $1275236 $1313493 $1352898 $1393485 $1435289 $1478348 $1522698 $1568379 $1615431 $1663894 $1713810 $1765225 $1818181 $1872727 Costos Costo mantencioacuten -$200000 -$206000 -$212180 -$218545 -$225102 -$231855 -$238810 -$245975 -$253354 -$260955 -$268783 -$276847 -$285152 -$293707 -$302518 -$311593 -$320941 -$330570 -$340487 -$350701Valor residual $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $1500000Inversioacuten inicial -$15000000 Subsidio $5708000 Aporte privado -$9292000 Costos Totales -$200000 -$206000 -$212180 -$218545 -$225102 -$231855 -$238810 -$245975 -$253354 -$260955 -$268783 -$276847 -$285152 -$293707 -$302518 -$311593 -$320941 -$330570 -$340487 $1149299Flujo Neto -$9292000 $867990 $894030 $920851 $948476 $976930 $1006238 $1036425 $1067518 $1099544 $1132530 $1166506 $1201501 $1237546 $1274673 $1312913 $1352300 $1392869 $1434655 $1477695 $3022026Flujo Neto Acumulado $0 $867990 $1762020 $2682870 $3631346 $4608277 $5614515 $6650941 $7718459 $8818003 $9950533 $11117039 $12318540 $13556086 $14830759 $16143671 $17495971 $18888841 $20323496 $21801191 $24823216
Caso 70 Vacas Antildeo 0 Antildeo 1 Antildeo 2 Antildeo 3 Antildeo 4 Antildeo 5 Antildeo 6 Antildeo 7 Antildeo 8 Antildeo 9 Antildeo 10 Antildeo 11 Antildeo 12 Antildeo 13 Antildeo 14 Antildeo 15 Antildeo 16 Antildeo 17 Antildeo 18 Antildeo 19 Antildeo 20Ingresos Ahorro GLP $98895000 $1018619 $1049177 $1080652 $1113072 $1146464 $1180858 $1216284 $1252772 $1290355 $1329066 $1368938 $1410006 $1452306 $1495876 $1540752 $1586974 $1634584 $1683621 $1734130Excedentes $79040 $81411 $83854 $86369 $88960 $91629 $94378 $97209 $100126 $103129 $106223 $109410 $112692 $116073 $119555 $123142 $126836 $130641 $134560 $138597Beneficios Totales $1067990 $1100030 $1133031 $1167022 $1202032 $1238093 $1275236 $1313493 $1352898 $1393485 $1435289 $1478348 $1522698 $1568379 $1615431 $1663894 $1713810 $1765225 $1818181 $1872727 Costos Costo mantencioacuten -$200000 -$206000 -$212180 -$218545 -$225102 -$231855 -$238810 -$245975 -$253354 -$260955 -$268783 -$276847 -$285152 -$293707 -$302518 -$311593 -$320941 -$330570 -$340487 -$350701Valor residual $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $1500000Inversioacuten inicial -$15000000 Subsidio $0 Aporte privado -$15000000 Costos Totales -$200000 -$206000 -$212180 -$218545 -$225102 -$231855 -$238810 -$245975 -$253354 -$260955 -$268783 -$276847 -$285152 -$293707 -$302518 -$311593 -$320941 -$330570 -$340487 $1149299Flujo Neto -$15000000 $867990 $894030 $920851 $948476 $976930 $1006238 $1036425 $1067518 $1099544 $1132530 $1166506 $1201501 $1237546 $1274673 $1312913 $1352300 $1392869 $1434655 $1477695 $3022026Flujo Neto Acumulado $0 $867990 $1762020 $2682870 $3631346 $4608277 $5614515 $6650941 $7718459 $8818003 $9950533 $11117039 $12318540 $13556086 $14830759 $16143671 $17495971 $18888841 $20323496 $21801191 $24823216
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de Poliacutetica Publica Ndeg 12 de 2015
96
97
AGRADECIMIENTOSInstituto de Ingenieriacutea Agraria y Suelos IIAS Facultad de Ciencias Agrarias de
la Universidad Austral de Chile y al profesor Dante Pinochet
Gobernacioacuten Provincial de ValdiviaPatricio Candiacutea y Fabiaacuten Silva INDAP Regioacuten de Los Riacuteos
Claudio Aguirre Ramiacuterez Servicio de Evaluacioacuten Ambiental (SEA) Regioacuten de Los Riacuteos
Karla Mass Centro Transdisciplinario de Estudios Ambientales y Desarrollo Humano Sostenible (CEAM-UACH)
Matiacuteas Erraacutezuriz Genera Austral
Agricultores Regioacuten de Los Lagos y de Los RiacuteosResi Reinecke Purranque
Ricardo Bornscheuer Entre LagosAlejandro Astete Osorno
Elfrida Grothusen PurranqueRicardo Hagedorn PaillacoEdgar Endress Riacuteo BuenoAviacutecola Camilo Henriacutequez
A todos los profesionales teacutecnicos productores y empresarios que colaboraron con informacioacuten para realizar este estudio
Poliacutetica Regional de Desarrollo Silvoagropecuario 2014 - 2018
El presente documento es producto
de un trabajo de investigacioacuten de
caraacutecter exploratorio sobre el potencial
de produccioacuten y utilizacioacuten de biogaacutes
en explotaciones silvoagropecuarias
de la Regioacuten de Los Riacuteos con eacutenfasis en
la pequentildea y mediana agricultura Su
fi nalidad fue reunir antecedentes que
orienten la toma de decisiones puacuteblicas
y privadas incluyendo informacioacuten
teacutecnica y econoacutemica que deacute cuenta
del potencial de implementacioacuten
de proyectos de biogaacutes de origen
agropecuario en la Regioacuten de los Riacuteos
BIOGAacuteS DE RESIDUOS AGROPECUARIOS EN LA REGIOacuteN DE LOS RIacuteOS
ASPECTOS GENERALES EXPERIENCIAS Y POTENCIAL DE PRODUCCIOacuteN
Poliacutetica Regional de Desarrollo Silvoagropecuario 2014 - 2018
4
1 Introduccioacuten 11
2 Descripcioacuten y anaacutelisis de alternativas tecnoloacutegicas para la produccioacuten de biogaacutes 15 Autor Mario Aacutevila Grothusen21 Aspectos metodoloacutegicos 1622 Digestioacuten anaeroacutebica historia y actualidad 1623 Descripcioacuten de un biodigestor 1724 Biogaacutes 18241 Composicioacuten del biogaacutes 18242 Caracteriacutesticas y usos del biogaacutes 1825 Fases de la digestioacuten anaeroacutebica y produccioacuten de biogaacutes 1926 Biofertilizante 20261 Ventajas del uso de biol (fase liacutequida) 20262 Ventajas del uso de biosol (fase soacutelida) 2127 Materiales tipos y aplicaciones de biodigestores 2228 Experiencias de biodigestioacuten en el paiacutes 2629 Estado actual produccioacuten y uso de biogaacutes en la Regioacuten de Los Riacuteos 28210 Experiencias tecnoloacutegicas pertinentes a produccioacuten laacutectea ganadera 29
3 Estimacioacuten de la produccioacuten de biomasa generacioacuten de biogaacutes y su potencial energeacutetico 33 Autores Alfredo Erlwein y Eliana Sotomayor31 Estimacioacuten de las distintas biomasas residuales agropecuarias disponibles para la generacioacuten 34 de biogaacutes en la Regioacuten de Los Riacuteos 311 Aspectos metodoloacutegicos 35312 Biomasa residual liacutequida 363121 Puriacuten de vacuno de lecheriacutea 363122 Estieacutercol de porcino 383123 Ferias ganaderas 383124 Industria quesera 393125 Residuos de beneficio de ganado (mataderos) 41313 Biomasa residual soacutelida 423131 Estieacutercol aviacutecola 423132 Industria cervecera 4332 Potencial teoacuterico de biogaacutes a partir de las biomasas disponibles 44321 Aspectos metodoloacutegicos 44322 Potencial teoacuterico de biogaacutes de biomasa residual liacutequida 453221 Puriacuten de vacuno lecheriacutea 453222 Estieacutercol de porcino 463223 Ferias ganaderas 463224 Residuos de la industria quesera 463225 Mataderos 46323 Potencial teoacuterico de biogaacutes de biomasa residual soacutelida 473231 Estieacutercol aviacutecola 473232 Residuos de la industria cervecera 4833 Estimacioacuten de la generacioacuten de energiacutea a partir de biogaacutes obtenido desde las distintas biomasas 48 disponibles 331 Aspectos metodoloacutegicos 48332 Potencial regional total 49333 Potencial regional de pequentildea escala 51334 Estimacioacuten de autoabastecimiento de biogaacutes para cocina de una familia rural promedio 52
IacuteNDICE GENERAL
5
4 Evaluacioacuten econoacutemica y social de sistemas prediales de biodigestioacuten 57 Autor Francisco Cerda41 Aspectos metodoloacutegicos 5842 Valorizacioacuten de productos asociados a sistemas prediales de biodigestioacuten (SPB) 60421 Ingresos en sustitucioacuten de energiacuteas (ahorro) 60422 Excedentes energeacuteticos 62423 Costos asociados al proyecto 62424 Inversioacuten 63425 Costos de operacioacuten y mantencioacuten 64426 Evaluacioacuten y sensibilizacioacuten privada de la inversioacuten 6443 Externalidades y consideraciones para la evaluacioacuten social de un SPB 69431 Disminucioacuten de olores y vectores 69432 Sustitucioacuten de lentildea menos deforestacioacuten 69433 Menor emisioacuten de gas metano disminucioacuten del efecto invernadero 70434 Control de malezas 70435 Estabilizacioacuten e higienizacioacuten de purines 70436 Cumplimiento de normas medioambientales 70437 Criterios de evaluacioacuten social 71
5 Normativa aplicable a proyectos de generacioacuten de biogaacutes 73 Autor Eliana Sotomayor
6 Conclusiones generales 79
7 Anexos 82
71 Anaacutelisis comparativo entre purin crudo y digestado 8272 Anaacutelisis de residuos de fosas seacutepticas tratados con biodigestioacuten 8473 Caacutelculo de potenciales de biomasa y energiacutea 85731 Datos referenciados 85732 Encuestas y entrevistas a actores relevantes 86733 Encuesta productores de leche (segmento de 0-10 vacas en ordentildea) 86734 Encuesta productores de leche (segmento de 10-25 vacas en ordentildea) 87735 Encuesta productores de leche (segmento de 50-100 vacas en ordentildea) 8774 Encuesta ferias de ganado 88741 Encuesta Tattersal de Riacuteo Bueno 88742 Procedimiento para deshacerse de los desechos (bostas y purines) 88743 Cantidad promedio de desechos (bostas y purines) en un determinado tiempo 88744 Encuesta FEGOSA Paillaco 88745 Procedimiento para deshacerse de los desechos (bostas y purines) 88746 Cantidad promedio de desechos (bostas y purines) en un determinado tiempo 8975 Entrevista a criaderos de aves 89751 Agriacutecola y aviacutecola ciudad de Valdivia 8976 Entrevista productores de queso 8977 Encuesta industria cervecera 9078 Anaacutelisis Econoacutemico 92 Bibliografiacutea 94
Agradecimientos 97
6
Tabla 1 Biodigestor de Domo Flotante tipo hinduacute 22Tabla 2 Biodigestor de Domo Fijo tipo Chino 22Tabla 3 Biodigestor de Estructura Flexible 23Tabla 4 Biodigestor de Estructura Riacutegida y Gasoacutemetro Externo 24Tabla 5 Biodigestor de Flujo Inducido Estructura Riacutegida y Gasoacutemetro Flexible 25Tabla 6 Detalle de nuacutemero de animales y produccioacuten de purines por tamantildeo de explotacioacuten 37Tabla 7 Detalle de nuacutemero de cabezas de cerdo y produccioacuten de purines por tamantildeo de explotacioacuten en la 38 Regioacuten de Los Riacuteos Tabla 8 Puriacuten producido seguacuten tipo de animal Tattersall 39Tabla 9 Puriacuten producido seguacuten tipo de animal FEGOSA 39Tabla 10 Generacioacuten anual de suero huacutemedo seco y materia orgaacutenica en la regioacuten 41Tabla 11 Estieacutercol de aves seguacuten tamantildeo de explotacioacuten 42Tabla 12 Produccioacuten de cerveza y bagazo para 4 empresas de la Regioacuten de Los Riacuteos 44Tabla 13 Factores de conversioacuten de materia orgaacutenica en biogaacutes 45Tabla 14 Potencial valor teoacuterico de generacioacuten de biogaacutes a partir de la digestioacuten anaeroacutebica de purines 45 de vacunos de lecheriacutea Tabla 15 Produccioacuten de biogaacutes porcino 46Tabla 16 Produccioacuten estimada de biogaacutes para las industrias laacutecteas de la Regioacuten de Los Riacuteos 46
Figura 1 (A - B) Buses funcionando con biogaacutes durante la segunda guerra mundial y posterior a ella 16Figura 2 Esquema de un biodigestor en base a purines 17Figura 3 Caldera a biogaacutes 18Figura 4 (A - B) Caldera a biogaacutes y grupo electroacutegeno a biogaacutes 18Figura 5 Calefactor porcino a biogaacutes Centro de Educacioacuten y Trabajo (CET ) Talca 19Figura 6 Graacutefico temperatura versus produccioacuten de biogaacutes 19Figura 7 (A - B) Aplicacioacuten de biofertilizante 20Figura 8 Biodigestor de domo flotante tipo hinduacute 22Figura 9 Biodigestor de domo fijo tipo Chino Coltauco (Foto) 22Figura 10 Biodigestor de domo flotante tipo hinduacute (Foto) 22Figura 11 Biodigestores de estructura flexible (Foto) 22Figura 12 Biodigestor de domo fijo tipo Chino 23Figura 13 Biodigestor de estructura flexible 23Figura 14 Biodigestor de estructura riacutegida y gasoacutemetro externo 24Figura 15 (A - B) Biodigestor de estructura riacutegida y gasoacutemetro externo (Foto) 24Figura 16 Biodigestor de flujo inducido estructura riacutegida y gasoacutemetro flexible 25Figura 16 (A-B) Biodigestor sistema estructura de hormigoacuten domo flexible agitacioacuten constante y calefaccioacuten 25Figura 17 Planta biogaacutes en la regioacuten de OacuteHiggins para purines de cerdos (Foto) 26Figura 18 Cogeneracioacuten con grupo electroacutegeno de 200 Kw a biogaacutes en planta de Genera Austral 27Figura 19 (A - B) Planta de biogaacutes para residuos laacutecteos de Schwager Energy en Osorno 27Figura 20 Biodigestores de material flexible tipo laguna en la Regioacuten de los Lagos 27Figura 21 Biodigestores en fundo ldquoEl Animardquo sector Purranque 28Figura 22 Esquema de sistema de captacioacuten y transformacioacuten del biogaacutes en energiacutea eleacutectrica en el relleno 28 sanitario Loma Los Colorados Figura 23 Sistema de biodigestioacuten predial para 40 vacas Chiscaihue 28Figura 24 Biodigestor estructura flexible tipo laguna Reumen 28Figura 25 (A - B - C) Biodigestores de estructura riacutegida y domo flotante en la Regioacuten de los Riacuteos 29Figura 26 (A - B) Recoleccioacuten mezcla y llenado biodigestor domiciliario 30Figura 27 Biodigestor domiciliario de estructura riacutegida y cuacutepula flexible para 20 cerdos biogaacutes para cocinar 30Figura 28 Biodigestor estructura flexible para 80 vacas Puyehue 30Figura 29 Clasificacioacuten de biomasas agropecuarias residuales analizadas en este estudio 36Figura 30 Composicioacuten del potencial de biogaacutes regional por tipo de biomasa 50Figura 31 Esquema general de evaluacioacuten social y privada de un SPB 59
IacuteNDICE DE FIGURAS
IacuteNDICE DE TABLAS
7
Tabla 17 Potencial de biogaacutes Planta FRIVAL 47Tabla 18 Potencial regional de generacioacuten de residuos orgaacutenicos para la produccioacuten de biogaacutes en la industria de matadero 47Tabla 19 Potencial teoacuterico de biogaacutes generado a partir del estieacutercol de aves 48Tabla 20 Potencial de generacioacuten de biogaacutes a partir de los desechos soacutelidos de la industria de la cerveza 48Tabla 21 Potencial regional biogaacutes total y maacuteximo teoacuterico de generacioacuten de energiacutea eleacutectrica y teacutermica 51Tabla 22 Potencial regional biogaacutes de pequentildea escala y valores de sustitucioacuten de otros combustibles utilizados 52Tabla 23 Ejemplo de autosuficiencia teacutermica familiar a traveacutes de la incorporacioacuten de un biodigestor domiciliario 54Tabla 24 Costo energeacutetico sin proyecto y beneficios de produccioacuten energeacutetica 62-63Tabla 25 Costos de inversioacuten privada 63Tabla 26 Costos de mantencioacuten privada 64Tabla 27 Determinacioacuten del aporte privado y subsidio puacuteblico considerando sustitucioacuten de lentildea (TIR 15) 66Tabla 28 Determinacioacuten del aporte privado y subsidio puacuteblico considerando sustitucioacuten de GLP (TIR 15) 67Tabla 29 Determinacioacuten del aporte privado y subsidio puacuteblico considerando sustitucioacuten de GLP (TIR 10) 68Tabla 30 Especificaciones legales que actualmente son aplicables a proyectos de biogaacutes 77Tabla 31 Potencial de produccioacuten de biogaacutes por animal 85Tabla 32 Materia seca materia orgaacutenica rendimiento de biogaacutes y contenido de metano para el suero de leche 85Tabla 33 Generacioacuten diaria y anual de residuos en materia seca expresados en kg por diacutea y toneladas por antildeo 85Tabla 34 Valores de DBO5 soacutelidos suspendidos totales aceites y grasas presentes en los RILEs generados en 86
la planta FRIVAL Tabla 35 Volumen y materia seca de residuos generados por planta FRIGOBAL al antildeo 87Tabla 36 Flujos financieros 92
AFC Agricultura Familiar CampesinaBIOL Fase liacutequida del digestatoBiometanizacioacuten Generacioacuten de metano a traveacutes de
fermentacioacuten anaeroacutebicaBIOSOL Fase soacutelida del digestatoDBO5 Demanda bioloacutegica de oxiacutegenoDigestato Residuo estabilizado de la digestioacuten anaeroacutebicaERNC Energiacutea Renovable No ConvencionalEstieacutercol Deyecciones (fecas) animalesFRIGOBAL Frigoriacutefico BalmacedaFRIVAL Frigoriacutefico ValdiviaGasoacutemetro Contenedor riacutegido o flexible para el
almacenamiento de gasGJ Giga Joule (1 GJ equivale a 028 MW)GLP Gas Licuado de PetroacuteleoINDAP Instituto de Desarrollo AgropecuarioINE Instituto Nacional de EstadiacutesticasKCAL Kilo caloriacuteaKWh Kilo Watt hora
MH Materia HuacutemedaMOH Materia Orgaacutenica HuacutemedaMOS Materia Orgaacutenica SecaMS Materia SecaMV Materia VerdeMW Mega WattMWe Mega Watt eleacutectricoMWh Mega Watt horaPAS Permisos Ambientales SectorialesPuriacuten Estieacutercol diluido en aguas de lavadoQQM Quintales MeacutetricosRdto RendimientoRIL Residuo Industrial LiacutequidoSEA Servicio de Evaluacioacuten AmbientalSEIA Sistema de Evaluacioacuten de Impacto AmbientalSIC Sistema Interconectado CentralSISS Superintendencia de Servicios SanitariosSPB Sistemas Prediales de BiodigestioacutenTRH Tiempo de Retencioacuten HidraacuteulicaUAE Unidad Animal Equivalente
GLOSARIO
8
Publicado por
Instituto de Desarrollo Agropecuario (INDAP) y Gobierno Regional de Los Riacuteos (GORE Los Riacuteos)en el marco de la ldquoPoliacutetica Regional de Desarrollo Silvoagropecuario 2014-2018rdquo a traveacutes delldquoPrograma de Valorizacioacuten de Residuos de la Actividad Silvoagropecuariardquo
Gobierno Regional de Los RiacuteosBernardo OrsquoHiggins Nordm 543 Valdiviahttpwwwgoredelosrioscl
Instituto de Desarrollo Agropecuario (INDAP)Comercio 423Riacuteo BuenohttpwwwindapgobclDerechos Reservados Gobierno Regional de Los Riacuteos Registro de Propiedad Intelectual ISBN A-272244 Valdivia Noviembre de 2016
Coordinacioacuten y revisioacutenMariela Leiva Brintrup profesional de INDAPCarlos Martiacutenez Caacuterdenas profesional de INDAPJorge Balboa Toro profesional Gobierno Regional de Los RiacuteosDaniela Geacutenova Espinoza profesional Secretariacutea Regional Ministerial (SEREMI) de Agricultura
Colaboracioacuten especial de Marianela Rosas Uribe Coordinadora Regional Programa GEF Biogaacutes
Coordinacioacuten generalMario Mendoza Cabrera
FotografiacuteasMario Mendoza Cabrera Biotecsur
EditorAlfredo Erlwein Vicuntildea
AutoresMario Avila GrothusenEliana Sotomayor BohleAlfredo Erlwein VicuntildeaFrancisco Cerda Rosenberg
Disentildeo y diagramacioacutenJavier Tuteleers de Teraacuten
Impresioacuten y encuadernacioacutenImprenta Ameacuterica de Osorno Noviembre de 2016
BIOGAacuteS DE RECURSOS AGROPECUARIOS EN LA REGIOacuteN DE LOS RIacuteOS
Aspectos Generales Experiencias y Potencial de Produccioacuten
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La Misioacuten del Instituto de Desarrollo Agropecuario (INDAP) es contribuir al desarrollo econoacutemico sostenible y a la valorizacioacuten de la Agricultura Familiar Campesina y sus organizaciones mediante una accioacuten de fomento tendiente a fortalecer el capital humano social productivo natural y cultural de hombres mujeres joacutevenes y pueblos originarios en los territorios
Por ello nuestra institucioacuten se encuentra continuamente en la buacutesqueda de nuevas herramientas e investigando distintos procesos productivos que permitan que nuestros agricultores tengan acceso a informacioacuten relevante que facilite la adopcioacuten y aplicacioacuten de tecnologiacuteas acordes con el medio ambiente y sostenibles en el tiempo
La visioacuten de nuestra institucioacuten de fomento productivo nos mueve a actuar en red con otros actores puacuteblicos y privados en beneficio de la Agricultura Familiar Campesina con quienes estamos ligados iacutentimamente Son estas redes que se formalizan a traveacutes de convenios con otras instituciones las que nos permiten trabajar en conjunto y lograr los objetivos planteados
El presente documento detalla el trabajo coordinado entre profesonales de INDAP del Gobierno Regional de Los Riacuteos y la Secretariacutea Regional Ministerial (SEREMI) de Agricultura en el marco de la Poliacutetica Regional de Desarrollo Silvoagropecuario 2014-2018 quienes se dan cita para primero conversar luego discutir y finalmente explorar una de las alternativas energeacuteticas renovables como es la utilizacioacuten del biogaacutes el cual resulta factible de producir en los mismos predios de nuestros agricultores estableciendo una alternativa de
PRESENTACIOacuteN
JORGE SANCHEZ SLATERDirector Regional INDAP Regioacuten de Los Riacuteos
generacioacuten energeacutetica que revaloriza los residuos prediales haciendo eco a la creciente demanda que existe por parte de la Agricultura Familiar Campesina Regional por incorporar Energiacuteas Limpias que permitan desarrollar un manejo cada vez maacutes sustentable de sus unidades productivas
Cabe destacar que la investigacioacuten presentada a continuacioacuten estaacute enmarcada en los pequentildeos y medianos productores pretendiendo ser una herramienta uacutetil que constituya uno de los primeros pasos para evaluar la utilizacioacuten de este tipo de tecnologiacuteas en predios manejados por productores agropecuarios de la Regioacuten de Los Riacuteos
10
11
INTRODUCCIOacuteN1
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En la Regioacuten de Los Riacuteos el sector silvoagropecuario representa el 13 del Producto Interno Bruto y genera el 25 del empleo siendo parte importante del motor econoacutemico regional Es por esta razoacuten que la Estrategia Regional de Desarrollo 2009-2019 establecioacute como imperativo disentildear y ejecutar una poliacutetica orientada a su fortalecimiento La implementacioacuten de esta poliacutetica se desarrolla con eacutenfasis en la investigacioacuten e innovacioacuten para hacer del sector silvoagropecuario y alimentario un sector maacutes competitivo y sustentable que potencie su rol de motor econoacutemico de la regioacuten con especial relevancia en los pequentildeos y medianos productores quienes seraacuten los principales beneficiarios de este instrumento
El presente documento es producto de un trabajo de investigacioacuten de caraacutecter exploratorio sobre el potencial de produccioacuten y utilizacioacuten de biogaacutes en explotaciones silvoagropecuarias de la Regioacuten de Los Riacuteos con eacutenfasis en la pequentildea y mediana agricultura Su finalidad fue reunir antecedentes que orienten la toma de decisiones puacuteblicas y privadas incluyendo informacioacuten teacutecnica y econoacutemica que deacute cuenta del potencial de implementacioacuten de proyectos de biogaacutes de origen agropecuario en la Regioacuten de los Riacuteos Para ello se trabajoacute tanto con informacioacuten secundaria (estudios manuales reportes tesis libros publicaciones cientiacuteficas etc) como con informacioacuten primaria proveniente de las experiencias de miembros del equipo de trabajo del estudio asiacute como de entrevistas a actores relevantes de los diversos rubros con potencial de produccioacuten de biogaacutes
El capiacutetulo dos de esta investigacioacuten hace referencia a los principios y conceptos baacutesicos de la produccioacuten de biogaacutes al anaacutelisis de las alternativas tecnoloacutegicas existentes para su produccioacuten asiacute como del estado actual del arte en la produccioacuten y el uso del biogaacutes tanto en el mundo como en el paiacutes y la regioacuten en particular
El capiacutetulo tres presenta una estimacioacuten de las distintas biomasas agropecuarias residuales disponibles en la regioacuten para la generacioacuten de biogaacutes incluyendo biomasas soacutelidas o liacutequidas provenientes de la produccioacuten pecuaria (lecheriacutea porcinos aves ferias ganaderas) asiacute como de la agroindustria (queso cerveza mataderos) Asimismo se calculan los potenciales teoacutericos de biogaacutes y su energiacutea caloacuterica a partir de las distintas biomasas disponibles Para ello se utilizan factores de conversioacuten especiacuteficos para cada biomasa y atendiendo a las caracteriacutesticas de las explotaciones locales
Finalmente se estima la generacioacuten de energiacutea teacutermica y eleacutectrica seguacuten corresponda a partir del biogaacutes potencial de las distintas biomasas disponibles Tambieacuten se incluye un anaacutelisis de autosuficiencia de biogaacutes para la cocina de una familia rural campesina promedio con algunos caacutelculos respecto a las implicancias en eficiencia energeacutetica y economiacutea
La presente publicacioacuten se realiza por encargo del Instituto de Desarrollo Agropecuario (INDAP) en el marco de la Poliacutetica Regional de Desarrollo Silvoagropecuario a traveacutes del Programa de Valorizacioacuten de Residuos de la Actividad Silvoagropecuaria con financiamiento del Gobierno Regional
13
Se analiza en forma exploratoria
el potencial de produccioacuten y
utilizacioacuten de biogaacutes en explotaciones
silvoagropecuarias de la Regioacuten de Los
Riacuteos con eacutenfasis en la pequentildea y
mediana agricultura
El cuarto capiacutetulo aborda una evaluacioacuten econoacutemica de la implementacioacuten de Sistemas Prediales de Biodigestioacuten (SPB) lo que implica produccioacuten y uso de biogaacutes para pequentildeos y medianos productores agroalimentarios Se calculan beneficios costos econoacutemicos y sociales relativos a la implementacioacuten de un SPB mediante un estudio de flujos proyectados ingresos y costos de produccioacuten mantencioacuten y operacioacuten En el aacutembito de la evaluacioacuten mantencioacuten y operacioacuten ademaacutes de un anaacutelisis baacutesico del impacto y de las externalidades positivas que un proyecto de esta naturaleza conlleva
En el capiacutetulo final se analizan las normativas vigentes que regulan tanto los distintos proyectos de generacioacuten de biogaacutes como los procesos productivos asociados y sus eventuales impactos en el medioambiente
14
15
Mario Aacutevila Grothusen
2 DESCRIPCIOacuteN Y ANAacuteLISIS DE ALTERNATIVAS TECNOLOacuteGICAS PARA LA PRODUCCIOacuteN DE BIOGAacuteS
16
21 Aspectos metodoloacutegicos
En el presente capiacutetulo se revisoacute bibliografiacutea se incorporaron experiencias visitadas consultas a encargados de biodigestores y la experiencia del autor que cuenta con una decena de proyectos de Biogaacutes ejecutados y en funcionamiento De esta manera se procedioacute a realizar una siacutentesis del estado del arte del biogaacutes desde lo maacutes general hasta llegar a los casos particulares en la Regioacuten de Los Riacuteos haciendo hincapieacute en detalles teacutecnicos especiacuteficos de diferentes modelos de biodigestores y los diversos materiales que se usan en su construccioacuten
22 Digestioacuten anaeroacutebica historia y actualidadLas primeras menciones sobre biogaacutes se remontan al antildeo 1600 En el siglo XVI el cientiacutefico y naturalista Alessandro Volta realizo los primeros experimentos de combustioacuten de biogaacutes producido en pantanos En el antildeo 1890 se construye el primer biodigestor a escala aplicada en la India y en 1896 en Exeter Inglaterra las laacutemparas de alumbrado puacuteblico eran alimentadas por el gas recolectado de los digestores que fermentaban los lodos cloacales de la ciudad
Tras la primera guerra mundial comienzan a difundirse en Europa las llamadas faacutebricas productoras de biogaacutes cuyo producto se empleaba en tractores y automoacuteviles de la eacutepoca (figura 1) En todo el mundo se difunden los denominados tanques Imhoff para el tratamiento de aguas cloacales colectivas y el biogaacutes producido se utilizoacute para el funcionamiento de las propias plantas en vehiacuteculos municipales y en algunas ciudades se lo llegoacute a inyectar en la red de gas comunal
Durante los antildeos de la Segunda Guerra Mundial comienza la difusioacuten de los biodigestores a nivel rural tanto en Europa como en China e India que se transforman en liacutederes en la materia Esta difusioacuten se ve interrumpida por el faacutecil acceso a los combustibles foacutesiles de las deacutecadas posteriores Recieacuten en 1970 producto de una crisis energeacutetica se reinicia con gran iacutempetu la investigacioacuten y difusioacuten del biogaacutes en todo el mundo incluyendo la gran mayoriacutea de los paiacuteses latinoamericanos [1] [2] [3]
Figura 1 (A - B) Buses funcionando con biogaacutes durante la segunda guerra mundial y posterior a ellasup1
sup1 Fuente httpcommunitybysesigncouk
En 1896 en Exeter Inglaterra
las laacutemparas de alumbrado puacuteblico eran
alimentadas por el gas recolectado de los digestores que fermentaban los
lodos cloacales de la ciudad
A B
17
Figura 2 Esquema de un biodigestor en base a purinesFuente Biotecsur
Las uacuteltimas dos deacutecadas han sido especialmente fructiacuteferas en cuanto a descubrimientos sobre el funcionamiento microbioloacutegico y bioquiacutemico del proceso de produccioacuten de biogaacutes gracias al nuevo material de laboratorio que permitioacute el estudio de los microorganismos que intervienen en eacuteste y que operan en condiciones anaeroacutebicas Estos progresos en la comprensioacuten del proceso han estado acompantildeados por importantes logros tecnoloacutegicos como la incorporacioacuten de sistemas de agitacioacuten control de temperatura y sistemas de premezcla entre otros
Seguacuten Preston [4] los paiacuteses generadores de tecnologiacutea maacutes importantes en la actualidad son China (maacutes de 5 millones de biodigestores) India Alemania (maacutes de 25000 biodigestores) Holanda Francia Gran Bretantildea Suiza Italia EEUU y Filipinas A lo largo de los antildeos la tecnologiacutea de la digestioacuten anaeroacutebica se ha ido especializando abarcando actualmente diferentes campos de aplicacioacuten con objetivos muy diversos Hoy en Chile existen plantas industriales de biodigestioacuten para tratar los desechos de la industria porcina lechera bovina tratamiento de aguas servidas y RILES de la industria laacutectea como se veraacute en el capiacutetulo 28
23 Descripcioacuten de un biodigestor Un biodigestor es un estanque o contenedor cerrado hermeacutetico e impermeable (tambieacuten llamado Reactor) dentro del cual se deposita el sustrato (material orgaacutenico a fermentar como excrementos de humanos y animales purines hojas pasto frutas y desechos vegetales) agregando agua a la mezcla Dentro del biodigestor se produce la descomposicioacuten anaeroacutebica de la cual se obtiene Biogaacutes y Biofertilizante Este sistema tambieacuten puede incluir una caacutemara o estanque de carga una caacutemara o sistema de decantacioacuten antes del reactor un dispositivo para captar y almacenar el biogaacutes sistemas de agitacioacuten y calefaccioacuten dentro del biodigestor y caacutemaras o estanques de acumulacioacuten post tratamiento a la salida del biodigestor En la fi gura 2 se muestra esquemaacuteticamente el ingreso de sustrato al biodigestor la salida de digestato y la salida de biogaacutes desde la parte superior del biodigestor (Gasoacutemetro) hacia un Grupo Electroacutegeno
Esquema funcional de un biodigestor
Purines Biodigestor Biofertilizante Generador de electricidad y calor
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Figura 4 (A - B) Caldera a biogaacutes y grupo electroacutegeno a biogaacutes
Fuente Biotecsur
24 Biogaacutes El biogaacutes es una mezcla de gases producto de la descomposicioacuten microbioloacutegica que se puede encontrar habitualmente en la superfi cie de pozos o lagunas con deposicioacuten de desechos orgaacutenicos (por ejemplo hojas de aacuterboles plantas o restos de origen animal) durante meses o antildeos Es por esto que se le conoce tambieacuten como el ldquogas de los pantanosrdquo El biogaacutes contiene mayormente metano lo que lo hace interesante como combustible (fi gura 3) la otra gran parte es dioacutexido de carbono que corresponde a un gas incoloro inodoro y no combustible
241 Composicioacuten del biogaacutes
La composicioacuten de biogaacutes depende del tipo de desecho utilizado y las condiciones en que se procesa Generalmente contiene metano CH4 en un rango de 50 a 70 y dioacutexido de carbono CO2 en un rango de 50 a 30 dependiendo especiacutefi camente de los contenidos de carbohidratos proteiacutenas y grasas que contenga el sustrato Ademaacutes el biogaacutes tambieacuten contiene algunas impurezas como aacutecido sulfhiacutedrico H2S agua y algunos compuestos volaacutetiles como hidrocarburos halogenados y siloxanos entre otros [5]
En cuanto a los gases considerados impuros es importante sentildealar al aacutecido sulfhiacutedrico H2S ya que es un compuesto corrosivo y se debe fi ltrar para evitar el deterioro de las caacutemaras de combustioacuten en los motores que se alimentan con biogaacutessup2 En cocinas o calderas se debe considerar salida de gases de combustioacuten a la atmosfera asegurando que no existan escapes que pudieran ser inhalados
242 Caracteriacutesticas y usos del biogaacutes
El biogaacutes por naturaleza es un combustible que en contacto con oxiacutegeno y con una fuente de calor genera fuego Contiene 5600 Kcalmsup3 a presioacuten atmosfeacuterica [6] De forma natural tiene similar olor al gas licuado lo que permite detectarlo al olfato Al ser quemado en una cocina no presenta mal olor Al tener maacutes del 50 de metano es posible utilizarlo de forma similar al gas natural para generar calor en cocinas y calderas o generar energiacutea eleacutectrica con grupos electroacutegenos adaptados para funcionar con biogaacutes (Figura 4)
Figura 3 Caldera a biogaacutesFuente Biotecsur
sup2 Ver NCh 382 antildeo 2004 H2S clasifi ca como Clase 8
A B
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Figura 5 Calefactor porcino a biogaacutes CET (Centro de Educacioacuten y Trabajo) TalcaFuente Biotecsur
25 Fases de la digestioacuten anaeroacutebica y produccioacuten de biogaacutes
En el proceso de biodigestioacuten anaeroacutebica se distinguen cuatro etapas oacute fases
Hidroacutelisis Acidogeacutenesis Acetogeacutenesis Metanogeacutenesis
En la primera fase llamada hidroacutelisis se descomponen las moleacuteculas maacutes complejas como proteiacutenas hidratos de carbono y liacutepidos que son hidrolizados por enzimas producidas por los microorganismos fermentadores De esta descomposicioacuten se producen compuestos solubles como aminoaacutecidos azuacutecares y aacutecidos grasos de cadena larga que pueden ser descompuestos por bacterias acidogeacutenicas Producto de la accioacuten de las bacterias acidogeacutenicas se generan aacutecidos grasos de cadena corta alcoholes hidroacutegeno y dioacutexido de carbono siendo los aacutecidos grasos de cadena corta transformados por los microorganismos acetogeacutenicos en aacutecido aceacutetico hidroacutegeno y dioacutexido de carbono En la uacuteltima etapa las bacterias metanogeacutenicas producen metano a partir del hidroacutegeno dioacutexido de carbono y aacutecido aceacutetico [5]
Es importante destacar que este proceso solo puede realizarse dentro de un rango de temperatura que va desde 1degC hasta los 60degC como maacuteximo y dentro de este rango de temperaturas existen tres rangos donde intervienen diferentes tipos de bacterias metanogeacutenicas con diferentes velocidades de produccioacuten de biogaacutes Estos rangos podemos clasifi carlos en [7]
1 Rango Psicrofiacutelico (desde 1degC hasta 25degC) con producciones lentas de biogaacutes2 Rango Mesofiacutelico (desde 32degC hasta 42degC) con producciones medias de biogaacutes3 Rango Termofiacutelico (desde 50degC hasta los 60degC) con producciones altas de biogaacutes
En la fi gura 6 se observa que a altas temperaturas hay mayor produccioacuten de biogaacutes y en menor tiempo que a bajas temperaturas Por otro lado a menores temperaturas se pueden lograr producciones similares de biogaacutes aumentando el tiempo de residencia o Tiempo de Retencioacuten Hidraacuteulica (TRH) el cual se defi ne como el valor en diacuteas del cuociente entre el volumen del digestor y el volumen de carga diaria
En teacuterminos generales la produccioacuten de biogaacutes a partir de una biomasa particular es proporcional a paraacutemetros tales como el contenido de materia orgaacutenica (medido como DBO5) soacutelidos volaacutetiles (materia combustible) y contenido energeacutetico Ello puesto que la produccioacuten de biogaacutes seraacute proporcional al contenido de carbono disponible
Figura 6 Graacutefi co temperatura versus produccioacuten de biogaacutes [5]
15000
10000
5000
0
Prod
ucci
oacuten d
e bi
ogaacutes
30ordmC
20ordmC
50ordmC
0 50 100 150
Tiempo de residencia
mll
Diacuteas
Cantidad de gasMetano
Existen ejemplos en Chile de diversas aplicaciones para el biogaacutes como refrigeradores y cocinas domiciliarias calderas industriales laacutemparas para calefaccioacuten en planteles porcinos (Figura 5) motores para generar movimiento mecaacutenico y bombas o alternadores para generar electricidad
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Figura 7 (A - B) Aplicacioacuten de biofertilizante Fuente Biotecsur
261 Ventajas del uso de biol (fase liacutequida)
Dentro de las ventajas del uso del biol podemos mencionar las siguientes
1 Al igual que otros fertilizantes orgaacutenicos permite un mejor intercambio catioacutenico (capacidad que tiene un suelo para retener y liberar iones positivos) en el suelo ampliando la disponibilidad de nutrientes Igualmente ayuda a mantener la humedad y mantiene un microclima adecuado para los organismos vegetales En el caso de purines la biodigestioacuten de estos aumentariacutea la disponibilidad de nitroacutegeno de la biomasa residual Al respecto en el anexo 71 se adjunta una tabla con los resultados de anaacutelisis comparativo entre purines y biol de la zona de Purranque ademaacutes de resultados de otro ensayo
sup3 Sistema de biodigestioacuten a base de tres o maacutes estanques preparados para digerir desechos orgaacutenicos secos o de fase soacutelida
Al respecto los compuestos ricos en lignina tales como madera (y sus derivados) o paja presentan una baja digestibilidad y por ende menor produccioacuten de biogaacutes asiacute como sustratos con sustancias inhibidoras Por otra parte una relacioacuten equilibrada de nutrientes en el sustrato evita una utilizacioacuten incompleta de sustratos Una relacioacuten oacuteptima carbononitroacutegenofoacutesforo (CNP) es alrededor de 12551
26 Biofertilizante
Se le llama Biofertilizante a la materia orgaacutenica (digestato) proveniente del proceso de biodigestioacuten el cual debe pasar dentro del biodigestor entre 30 y 100 diacuteas de TRH dependiendo del tipo de biodigestor y temperatura de trabajo En este proceso parte de la materia orgaacutenica se mineraliza quedando los nutrientes disponibles para las plantas por lo que es un fertilizante natural de buena calidad que se aplica a praderas y cultivos Este producto se compone de una fase soacutelida llamada ldquobiosolrdquo y una fase liacutequida llamada ldquobiolrdquo aunque comuacutenmente se le llama Biofertilizante a ambas fases
Existen biodigestores que utilizan solo la fase liacutequida (con separacioacuten de soacutelidos antes del biodigestor) por tanto el digestato seraacute liacutequido y es aplicable directamente con sistemas de riego por aspersioacuten o carro purinero Otros biodigestores disentildeados para alimentarse con ambas fases (mezcla de soacutelidos y liacutequidos) producen digestato con una mezcla de biol y biosol Para regar esta mezcla se debe utilizar un carro purinero o separar las fases para poder usar el biol en un sistema de riego por aspersioacuten (para evitar que se tapen las boquillas de los equipos de riego) En los biodigestores analizados en este estudio denominados Sistemas Prediales de Biodigestioacuten (SPB) no se contempla el uso exclusivo de residuos soacutelidos sin dilucioacuten como sustrato ya que esto requiere un sistema de biodigestioacuten tipo Batchsup3
En la figura 7 se aprecian aplicaciones de digestato de purines de vacunos tratados en un biodigestor domiciliario y tambieacuten se aprecia un sistema de riego con un carro adaptado para aplicar biol en praderas
A
B
21
2 Se puede aplicar junto con agua en sistemas de irrigacioacuten
3 En pequentildeas cantidades cuando presenta compuestos orgaacutenicos bioestimuladores del crecimiento es capaz de promover actividades fisioloacutegicas y estimular el desarrollo de las plantas sirviendo para el enraizamiento (aumenta y fortalece la base radicular o las raiacuteces de la planta) mejora el follaje mejora la floracioacuten y activa el vigor y poder germinativo de las semillas traducieacutendose todo esto en un potencial aumento significativo de las cosechas
4 Ensayos realizados con diferentes cultivos en diversas partes del mundo muestran que utilizar solo biol seriacutea suficiente para lograr la misma o mayor productividad que usando fertilizantes quiacutemicos [8] [9] [10] [11] [12]
5 Cabe destacar que los desechos orgaacutenicos sometidos al proceso de biodigestioacuten
eliminan la mayoriacutea de patoacutegenos reduciendo draacutesticamente el riesgo de transmitir enfermedades y dispersar semillas de malezas En un anaacutelisis solicitado por la empresa Biotecsur el antildeo 2012 se sometioacute una muestra de RILES de fosas seacutepticas a biodigestioacuten durante 50 diacuteas y se analizaron las muestras digeridas El resultado demostroacute que se elimina la presencia de coliformes y Salmonella principalmente Detalles del anaacutelisis en el anexo 72
262 Ventajas del uso de biosol (fase soacutelida)
A diferencia del biol el biosol contiene la fraccioacuten soacutelida en donde se encuentra la mayor parte del carbono Dentro de las ventajas del uso del biosol al igual que otros fertilizantes orgaacutenicos que contienen carbono podemos mencionar las siguientes
1 Regula la nutricioacuten de las plantas Los cultivos pueden ser fortalecidos y ocurrir una mejora del rendimiento o en la calidad del suelo
2 Confiere a los suelos arenosos una mayor cohesioacuten mejorando con ello la retencioacuten de los nutrientes en el suelo
3 Mejora la estructura y la capacidad de retencioacuten de la humedad favoreciendo la actividad bioloacutegica del suelo y la porosidad del mismo
4 Al combinarlo con materia orgaacutenica acelera el proceso de compostaje
5 Reduce la aplicacioacuten de abono al haberse digerido buena parte de la materia orgaacutenica durante el proceso de biodigestioacuten Esto es e specialmente relevante en relacioacuten al puriacuten fresco
6 Inhibe el crecimiento de hongos y bacterias que afectan a los organismos vegetales
7 Al fortalecer la biologiacutea y fertilidad del suelo reduce los factores de erosioacuten
8 Mejora la disponibilidad de algunos nutrientes en comparacioacuten con el puriacuten tal como se mencionoacute para el biol
22
Material Aplicacioacuten Ventaja DesventajaDomo de Acero Para desechos Presioacuten constante de Mayor difi cultado Fibra de vidrio animales salida del biogaacutes y costos de instalacioacutenestructura de ladrillo aguas negras acepta alimentacioacuten y mano de obra engreda semiconstante relacioacuten a un sistema de estructura fl exible
Figura 8 Biodigestor de domo fl otante tipo Hinduacute [13]
Tabla 1 Biodigestor de Domo Flotante tipo Hinduacute
1 Caacutemara de llenado2 Tubo de entrada sustrato3 Caacutemara de biodigestioacuten4 Domo o cupula gasoacutemetro5 Salida de biogaacutes6 Tuberiacutea de salida digestado
27 Materiales tipos y aplicaciones de biodigestoresEn Latinoameacuterica se han desarrollado biodigestores del tipo estructura fl exible buscando bajar los costos mantener la efi ciencia y aumentar la rapidez en su instalacioacuten con la construccioacuten de biodigestores enterrados (tipo laguna) usando la tierra como estructura soportante Esta alternativa combinada con materiales de alta resistencia como geomembranas elaacutesticas y materiales resistentes al biogaacutes permiten una larga vida uacutetil incluso con exposicioacuten solar En las siguientes tablas y fi guras se describen las distintas tecnologiacuteas y materiales para biodigestores maacutes conocidos
Figura 9 Biodigestor de domo fi jo (tipo chino) Sector ColtaucoFuente Biotecsur
Figura 10 Biodigestor de domo fl otante tipo HinduacuteFuente Biotecsur
Figura 11 Biodigestor de estructura fl exible Fuente Biotecsur
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Tabla 2 Biodigestor de Domo Fijo tipo Chino
Material Aplicacioacuten Ventaja DesventajaLadrillo mortero Desechos de animales Larga vida uacutetil (20 antildeos Altos costos de instalacioacutencemento greda aguas negras aproximadamente) alta en relacioacuten a sistema deFibra de Vidrio Metal desechos vegetales presioacuten del biogaacutes 1 a 15m estructura flexible columna de agua se requiere estructura Acepta alimentacioacuten resistente para altas semiconstante presiones del biogaacutes
Figura 12 Biodigestor de domo fijo tipo Chino [13]
1 Caacutemara de llenado2 Tubo de entrada sustrato3 Caacutemara de biodigestioacuten4 Domo fijo gasoacutemetro5 Salida de biogaacutes6 Tuberiacutea de salida digestado7 Caacutemara de acopio digestado
Tabla 3 Biodigestor de Estructura Flexible
Material Aplicacioacuten Ventaja DesventajaPVC Polietileno Todo tipo de desechos Seguacuten material mediana y Requiere mayor proteccioacuten (mangas de 01mm) orgaacutenicos larga vida uacutetil Bajos costos para evitar roturasHDPE EPDM de instalacioacuten en relacioacuten a(geomembranas) sistemas de estructura riacutegida 100 hermeacutetico Acepta alimentacioacuten semiconstante
Figura 13 Biodigestor de Estructura Flexible
1 Caacutemara de llenado2 Tubo de entrada sustrato3 Caacutemara de biodigestioacuten4 Domo o gasoacutemetro flexible5 Salida de biogaacutes6 Tuberiacutea de salida digestado7 Caacutemara de acopio digestado
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Tabla 4 Biodigestor de Estructura Riacutegida y Gasoacutemetro Externo
Material Aplicacioacuten Ventaja DesventajaEstructura de Fibra de Desechos orgaacutenicos Rapidez en la instalacioacuten cuando Difi cultad para realizarvidrio Metal Hormigoacuten liacutequidos y soacutelidos aguas son estanques prefabricados limpieza por las puertas negras (WC) bajos costos de instalacioacuten o tapas de entrada con materiales plaacutesticos Tamantildeos limitados Acepta alimentacioacuten semiconstante
Figura 14 Biodigestor de estructura riacutegida y gasoacutemetro externo
Figura 15 (A-B) Biodigestor de estructura riacutegida y gasoacutemetro externo Fuente Valentina Torres
1 Caacutemara de llenado2 Tubo de entrada sustrato3 Estanque de biodigestioacuten4 Gasoacutemetro externo5 Salida de biogaacutes6 Tuberiacutea de salida digestado7 Caacutemara de acopio digestado8 Estanque con agua
A B
25
Material Aplicacioacuten Ventaja Desventaja
Tabla 5 Biodigestor de Flujo Inducido Estructura Riacutegida y Gasoacutemetro Flexible
Figura 16 Biodigestor de Flujo Inducido Estructura Riacutegida y Gasoacutemetro Flexible
Figura 16 (A - B) Biodigestor sistema estructura hormigoacuten domo fl exible agitacioacuten constante y calefaccioacuten Fuente Biotecsur
1 Estanque de recepcioacuten2 Tubo de entrada sustrato3 Estanque de biodigestioacuten4 Gasoacutemetro fl exible5 Salida de biogaacutes6 Tuberiacutea de salida de digestado7 Estanque de acopio digestado8 Agitador9 Calefaccioacuten
Estructura de Hormigoacuten o Acero impermeabilizado Cubierta fl exible de Geomembranas EPDM PVC HDPE
Alta efi ciencia en relacioacuten a sistemas sin calefaccioacuten y sin agitacioacuten como los anteriores citados Vida uacutetil 20 antildeos (aproximadamente) Recomendado para procesos industriales
Altos costos de inversioacuten en relacioacuten a los sistemas anteriormente citados alta tecnologiacutea instalada (agitacioacuten calefaccioacuten)
Todo tipo de desechos orgaacutenicos
A B
26
28 Experiencias de biodigestioacuten en el paiacutesEn Chile existen actualmente 74 biodigestores instalados de los cuales 18 unidades han sido instaladas para el sector lechero el resto para el tratamiento de aguas servidas y RILES industriales⁴ Ademaacutes en distintas partes del paiacutes se encuentran experiencias de biodigestores aplicados al sector domiciliario para tratar los desechos orgaacutenicos de animales domeacutesticos (cerdos perros aves de corral y ganado)
El tratamiento con biodigestores es una alternativa efi ciente para bajar la Demanda Bioloacutegica de Oxigeno (DBO5) de los residuos orgaacutenicos en otras palabras para reducir su contenido de materia orgaacutenica Es por esta razoacuten que se han instalado biodigestores en grandes plantas de tratamiento como La Farfana en Santiago y Essal Osorno En la planta depuradora La Farfana las empresas Metrogas y Aguas Andina en Santiago producen biogaacutes gracias al proceso de tratamiento de las aguas En esta planta se producen cerca de 24 millones de msup3 anuales de biogaacutes que permite sustituir al gas natural como materia prima en la produccioacuten de gas de ciudad benefi ciando a 100000 usuarios este combustible en la Regioacuten Metropolitana [14] Otras plantas importantes han sido instaladas en planteles de produccioacuten animal en confi namiento (cerdos o aves) de empresas como Agrosuper para el tratamiento de los purines de sus planteles
Los biodigestores de mayor tamantildeo instalados en Chile son de estructura riacutegida y cuacutepula fl exible o con gasoacutemetro externo integran agitacioacuten y calefaccioacuten permanente los cuales se instalan para brindar energiacutea eleacutectrica y solucionar graves problemas de contaminacioacuten Este tipo de biodigestores tienen un mayor costo inicial y poseen sistemas que hacen maacutes complejo y costoso su operacioacuten y mantenimiento Por lo cual solo se han instalado principalmente en grandes lecheriacuteas sobre 1000 vacas estabuladas en criaderos de maacutes de 20000 cerdos y plantas de tratamiento de aguas servidas de gran tamantildeo En la zona central la empresa Genera Austral ha instalado ya dos plantas para tratar los desechos de la produccioacuten porcina a gran escala ldquoSanta Irenerdquo y ldquoLas Pampasrdquo estas plantas se instalaron en la Empresa Max Agro ubicadas en las comunas de Las Palmas y Pichidegua Las plantas tienen una potencia instalada de 800 KW y generan energiacutea eleacutectrica para aproximadamente 2500 familias de la zona circundante [15]
Figura 17 Planta biogaacutes en la Regioacuten de OacuteHiggins para purines de cerdosFuente Genera Austral
⁴ Schwager Energy 2016
27
Estos reactores anaeroacutebicos trabajan a temperaturas de 32 a 42 degC (mesoacutefila) o 52 a 60degC (termoacutefilas) poseen sofisticados sistemas de control y estaacuten generalmente conectados a equipos de co-generacioacuten (electricidad y calor figura 18)
En teacuterminos generales la mayor parte de esta tecnologiacutea se ha incorporado de las experiencias extranjeras pero tambieacuten se estaacute desarrollando y aplicando tecnologiacutea propia para el tratamiento de purines en lecheriacuteas y suero en queseras Este es el caso de dos sistemas instalados por la empresa Schwager Energy (proyecto LampE Laacutecteos y Energiacutea) en la Regioacuten de los Lagos funcionando para digerir desechos de la produccioacuten quesera tales como suero lactosa y aguas de lavado La primera planta instalada en la ciudad de Purranque produce energiacutea eleacutectrica con una potencia instalada de 400 KW para venta al SIC (Sistema Interconectado Central) La segunda planta de este tipo en funcionamiento se encuentra en la ciudad de Osorno (Figura 19) y produce biogaacutes para reemplazo de gas licuado (GLP) en los procesos de produccioacuten de queso [16]
En el sector lechero se han implementado maacutes de una decena de biodigestores desde 20 a 300 vacas en ordentildea durante la uacuteltima deacutecada desarrollaacutendose en la Regioacuten de los Lagos modelos especiacuteficos de biodigestores para el tratamiento de desechos orgaacutenicos en lecheriacuteas En su mayoriacutea corresponden a sistemas de laguna con estructuras superiores flexibles de geomembrana (Figura 20) o reactores de hormigoacuten con gasoacutemetro flexible Estos sistemas producen biogaacutes para generar electricidad y energiacutea teacutermica El biol obtenido se aplica en las praderas como fertilizante natural
Uno de estos ejemplos es la planta de biogaacutes instalada en el Fundo ldquoEl Animardquo sector Purranque Regioacuten de los Lagos (Figura 21) este sistema aprovecha los purines generados en los patios de espera de la sala de ordentildea por una masa de 200 vacas promedio produciendo biogaacutes para calentar el agua requerida en los procesos de limpieza de equipos mejorando el proceso de canalizacioacuten de los purines y obteniendo digestato (residuo estabilizado de la biodigestion) cuya fase liacutequida (biol) se aplica en praderas mediante un sistema de riego Cabe destacar que en este proyecto las aguas servidas del bantildeo de los operarios son ingresadas a los biodigestores En el anexo 71 se presenta el resultado de un anaacutelisis de nutrientes de puriacuten crudo versus digestado para efectos comparativos
A escala domiciliaria se han instalado biodigestores de estructura riacutegida con buenos resultados donde se han hecho funcionar refrigeradores con biogaacutes Una de estas experiencias se realizoacute el antildeo 2008 en la comuna de Empedrado Regioacuten del Maule y otra el antildeo 2010 en Coltauco (Figura 10) En este tipo de biodigestor se incorporan excretas de gallinas cerdos y caballos Asiacute mismo en la Regioacuten de Los Riacuteos se han desarrollado iniciativas descritas en el punto 29
Finalmente si bien los rellenos sanitarios no son biodigestores propiamente tales una importante produccioacuten de biogaacutes en Chile se obtiene de la captacioacuten de eacuteste desde rellenos sanitarios como el caso del relleno Lomas Los Colorados de la empresa KDM en la Regioacuten Metropolitana (Figura 22)
En el Km 35 al sur de Puerto Montt la empresa REXIN utiliza el biogaacutes de su relleno sanitario para calentar los liacutequidos percolados y evaporarlos en una torre eliminando
Figura 18 Co-generacioacuten con grupo electroacutegeno de 200 KW a biogaacutes en planta de Genera Austral Fuente Biotecsur
Figura 19 (A - B) Planta de biogaacutes para residuos laacutecteos de Schwager Energy en Osorno 2016Fuente Biotecsur
Figura 20 Biodigestores de material flexible tipo laguna en la Regioacuten de los Lagos 2010Fuente Biotecsur
A
B
28
Figura 21 Biodigestores en fundo ldquoEl Animardquo sector Purranque 2014Fuente Biotecsur
Figura 22 Esquema de sistema de captacioacuten y transformacioacuten del biogaacutes en energiacutea eleacutectrica en el relleno sanitario Loma Los Colorados [17]Fuente elaboracioacuten propia
Figura 23 Sistema de Biodigestioacuten Predial para 40 vacas Chiscaihue 2015Fuente Biotecsur
Figura 24 Biodigestor estructura flexible tipo laguna Reumen 2015Fuente Biotecsur
asiacute riesgos de contaminacioacuten⁵ Es importante mencionar que los rellenos sanitarios no pueden considerarse tecnologiacuteas alternativas a los biodigestores puesto que la eficiencia de captacioacuten del biogaacutes generado en eacutestos dado que se trata de contenedores abiertos a la recepcioacuten de basura (no hermeacuteticos) fluctuacutea entre un 25 y 75 [18] Ello implica un desaprovechamiento de energiacutea e importantes emisiones de metano (un potente gas con efecto invernadero) a la atmoacutesfera Asimismo por el hecho que los nutrientes se mezclan con diversas sustancias toacutexicas del resto de basura en el caso de rellenos sanitarios no se produce biofertilizante aprovechable
29 Estado actual produccioacuten y uso de biogaacutes en la Regioacuten de Los Riacuteos
En la actualidad en la regioacuten se puede dar cuenta de tres experiencias piloto de produccioacuten de biogaacutes que permitiraacute generar energiacutea teacutermica para calentar agua y utilizarla en los diferentes procesos de produccioacuten o su uso en el hogar El primer piloto es un biodigestor para una lecheriacutea 40 vacas el segundo para una lecheriacutea de 70 vacas y tres pilotos domiciliarios
Caso 1En la localidad de Chiscaihue comuna de Riacuteo Bueno en noviembre de 2015 se instaloacute un SPB para 40 vacas utilizando un pozo como estructura soportante para el biodigestor y una cuacutepula flexible con geomembrana desmontable (Figura 23) El sistema cumple con tratar los purines de forma segura y limpia y generaraacute biogaacutes para calentar 80 litros de agua a 80degC y realizar el lavado de los equipos de la sala de ordentildea
Caso 2En la comuna de Paillaco sector Reumen en noviembre de 2015 se instaloacute un SPB para 70 vacas tambieacuten con sistema de cuacutepula flexible e impermeabilizacioacuten con geomembrana inferior lo que permite trabajar grandes voluacutemenes utilizando un pozo como estructura soportante del volumen interior (Figura 24) El sistema cumple con las normativas vigentes (DS 40 y DS 90) para el tratamiento de los purines de forma segura y limpia generando biogaacutes para calentar 150 litros de agua a 80degC y realizar el lavado de los equipos de la sala de ordentildea
⁵ Fuente wwwrexincl
Relleno sanitarioCampo de pozos
Estacioacuten de succioacuten y quema
Moacutedulos generadores
Transmisioacuten
Transformadores
29
Caso 3El antildeo 2015 la Gobernacioacuten Provincial de Valdivia desarrolloacute un estudio en el marco del proceso de modernizacioacuten y mitigacioacuten de riesgos del Ministerio del Interior sobre el autoabastecimiento hiacutedrico y energeacutetico a partir de la cosecha de aguas lluvias y la produccioacuten de biogaacutes a traveacutes del tratamiento de residuos orgaacutenicos que se llevoacute a cabo en zonas rurales de las comunas de Mariquina (sector costero) Maacutefil y Los Lagos (sector cordillerano) de la provincia de Valdivia proyecto en el cual se habilitaron tres pilotos con biodigestores de proceso continuo para uso domiciliario en la Provincia de Valdivia Los biodigestores operan con estieacutercol de bovino u ovino seguacuten sea la disponibilidad de recursos en cada sector Estos pilotos pretenden estimar la viabilidad del uso de energiacuteas proveniente de la generacioacuten de biogaacutes en sectores apartados de la provincia de Valdivia revalorizando los desechos animales disponibles disminuyendo la emisioacuten de metano y contribuyendo a suplir parte de la demanda energeacutetica necesaria en los hogares de familias rurales que trabajan economiacuteas de subsistencia o con micro emprendimientos cuyos procesos necesiten de energiacutea (ejemplo Artesaniacutea en lana especiacuteficamente el tentildeido de la misma) Estos pilotos estaacuten operando desde agosto de 2015 (figura 25)
210 Experiencias tecnoloacutegicas pertinentes a produccioacuten laacutectea ganadera
En la Regioacuten de Los Lagos existe la mayor cantidad de biodigestores del paiacutes relacionados con produccioacuten laacutectea ganadera existindo 3 tipos de instalaciones
Biodigestores de estructura riacutegida con gasoacutemetro externo de capacidad industrial Este tipo de plantas estaacuten instaladas en Purranque Osorno y Puerto Octay para tratar suero de leche en la produccioacuten quesera
Biodigestores de tipo laguna con estructura superior flexible (gasoacutemetro integrado) para lecheriacuteas principalmente para lecheriacuteas pequentildeas a medianas Este tipo de biodigestores estaacuten instalados en predios lecheros para tratar los purines generados en los patios de espera utilizando el biogaacutes para generar electricidad y calor
Biodigestores de tipo estructura riacutegida y gasoacutemetro flotante principalmente para instalaciones domiciliarias y sistemas de produccioacuten a pequentildea escala Como se mencionoacute anteriormente estos modelos de biodigestores se han instalado tambieacuten en la Regioacuten de los Riacuteos para tratar los desechos de los bantildeos y excrementos de animales
En los biodigestores domiciliarios las bostas recogidas se licuan con agua para ingresarlas al biodigestor (Figura 26) Junto con el puriacuten de animales se puede ingresar las aguas negras y agregar otros desechos orgaacutenicos disponibles como ldquobagazordquo de la produccioacuten de chicha excremento de perros excremento de aves gallinas etc
Figura 25 (A - B - C) Biodigestores de estructura rigida y domo flotante en la Regioacuten de Los Riacuteos 2015Fuente Valentina Torres (A) Patricio Castro (B y C)
A
B
C
30
Figura 26 (A-B) Recoleccioacuten mezcla y llenado biodigestor domiciliario 2008Fuente Biotecsur
Figura 28 Biodigestor estructura flexible para 80 vacas Puyehue 2013Fuente Biotecsur
Es importante destacar que los biodigestores de geomembrana flexible en su mayoriacutea son bolsas con una entrada y una salida por lo que no permiten una limpieza adecuada Esto provoca que se colmate o se sature de solidos (fibra) despueacutes de 2 a 3 antildeos aproximadamente en los casos en que el sustrato que ingresa contiene mucha fibra y poca agua obligando a reemplazar la bolsa completa Es por esta razoacuten que se recomienda instalar biodigestores con cuacutepula desmontable ya sea flexible o riacutegida con gasoacutemetro (Figura 27) que permita realizar limpieza y ademaacutes instalar un buen sistema de rejilla o separacioacuten de soacutelidos antes de ingresar al biodigestor
Ambas tecnologiacuteas Estructura Riacutegida (fibra de vidrio plaacutestico) y Estructura Flexible (figura 28) estaacuten disponibles en el sur de Chile Para predios con maacutes de 11 vacas y que producen en promedio maacutes de 100 litros de purines por diacutea es conveniente considerar biodigestores de estructura flexible ya que los voluacutemenes son maacutes grandes lo que dificulta trabajar con estructuras riacutegidas por los costos de transporte y montaje
Figura 27 Biodigestor domiciliario de estructura riacutegida y cuacutepula flexible para 20 cerdos biogaacutes para cocinar 2008Fuente Biotecsur
A B
31
32
33
Alfredo Erlwein y Eliana Sotomayor
3 ESTIMACIOacuteN DE LA PRODUCCIOacuteN DE BIOMASA GENERACIOacuteN DE BIOGAacuteS Y SU POTENCIAL ENERGEacuteTICO
34
31 Estimacioacuten de las distintas biomasas residuales agropecuarias disponibles para la generacioacuten de biogaacutes en la Regioacuten de Los Riacuteos
La biomasa es toda materia orgaacutenica⁶ en su estado inicial o aquella procedente de la transformacioacuten natural o artificial de la misma La bioenergiacutea o energiacutea de la biomasa corresponde a toda la energiacutea proveniente de la quema directa de materia orgaacutenica o a traveacutes de los combustible derivados de eacutesta (ya sea en estado gaseoso como el biogaacutes o en forma liacutequida como los biodiesel) [19] El hecho de que se trate de una transformacioacuten reciente excluye de este grupo a los combustibles foacutesiles como el carboacuten el petroacuteleo o el gas natural [19] [20] Seguacuten su origen la biomasa puede clasificarse en
Natural Corresponde a toda la materia orgaacutenica que se encuentra en la naturaleza sin ninguacuten tipo de intervencioacuten humana como por ejemplo el material orgaacutenico muerto en un bosque
Residual Proveniente de procesos orgaacutenicos (como los agropecuarios) o artificializados (como los agroindustriales) Algunas veces esta biomasa puede tener alguacuten valor y es posible su recoleccioacuten pasando de ser un residuo a un insumo productivo
Agriacutecola Corresponde a la biomasa de cultivos agriacutecolas
Es importante destacar que si bien la bioenergiacutea proveniente de biomasa agriacutecola (cultivos) es teacutecnicamente posible ha sido realizada en diversos paiacuteses y presenta un dilema eacutetico en relacioacuten a la seguridad alimentaria cuando superficies de aptitud agriacutecola son utilizadas para la generacioacuten de energiacutea y no para el suministro de alimentos Adicionalmente teniendo en cuenta las proyecciones mundiales del crecimiento demograacutefico y el aumento de la degradacioacuten de tierras producto del manejo inadecuado la erosioacuten el cambio climaacutetico y la viabilidad de la bioenergiacutea a traveacutes de cultivos agriacutecolas no resulta una alternativa sostenible y justa a los combustibles foacutesiles En contraposicioacuten la bioenergiacutea y en particular el biogaacutes proveniente de residuos agriacutecolas se visualiza como una tecnologiacutea clave en la transicioacuten hacia una era de energiacuteas renovables pues no solo utiliza como insumo desechos de un proceso anterior sino que permite generar energiacutea con bajo impacto ambiental y social En consideracioacuten con lo anterior el potencial de biogaacutes soacutelo se calculoacute en base a la existencia de residuos dejaacutendose fuera los cultivos agriacutecolas en este estudio
No obstante es relevante notar que en determinadas situaciones el uso de cantidades limitadas de cultivos agriacutecolas para la produccioacuten de biogaacutes podriacutea generar beneficios y externalidades positivas en la disminucioacuten de la presioacuten sobre el bosque en el caso de comunidades rurales que dependen de lentildea para la generacioacuten de calor y cocina (ver ejemplo en capiacutetulo 334)
⁶ Compuesto proveniente de restos de organismos vivos o muertos La parte viva son las raiacuteces de las plantas bacterias lombriacuteces algas hongos etc La parte muerta son los restos muertos o en descomposicioacuten hojarascas madera y estieacutercol wwwfaoorgdocrep009ah645sAH645S05htm
La bioenergiacutea y en particular el
biogaacutes provenientes de
residuos agriacutecolas se visualizan como
una tecnologiacutea clave
en la transicioacuten hacia una era de energiacuteas renovables
35
311 Aspectos metodoloacutegicos
Para efectos de caacutelculo se consideraron diversas fuentes bibliograacuteficas disponibles en algunos casos el estudio se enfocoacute en anaacutelisis de casos detallaacutendose todos estos a lo largo del capiacutetulo Asimismo una importante base metodoloacutegica la constituyen tesis de pre y postgrado especiacuteficas en relacioacuten a estimacioacuten de potenciales de biogaacutes en la Regioacuten de Los Riacuteos [19] [20] [21] dirigidas por el primer autor de este capiacutetulo en donde se plantean estructuras y meacutetodos de investigacioacuten al tiempo que se generan bases de datos e informacioacuten relacionada Toda esta informacioacuten es actualizada en el presente estudio y ampliada a otros recursos no estudiados previamente Soacutelo se incluyeron recursos del sector agropecuario no consideraacutendose otras materias primas con potencial de produccioacuten de biogaacutes tales como los lodos de plantas de tratamiento de aguas o de salmonicultura Tampoco fueron considerados los cultivos agriacutecolas para bioenergiacutea puesto que tal como se analiza en el texto eacutestos son cuestionados ambiental y eacuteticamente a excepcioacuten de casos justificados de pequentildea escala
Dentro de los supuestos asumidos en este capiacutetulo se encuentran
Lecheriacuteas
Energiacutea biogaacutes=6 Kwhmsup3 (se asume 60 de metano) Dilucioacuten de purines constante y equivalente a 50 Periacuteodo produccioacuten lechevaca= 6 mesesantildeo⁷ Condiciones y superficie de corralanimal constante⁸ Produccioacuten de fecasanimal constante 10 del peso vivo⁹ Diferencia de pesoanimal seguacuten segmento productivo
Ferias Ganaderas
Funcionamiento 52 semanas antildeo 1 diacutea semana Permanencia de animales 15 diacuteas semana Rendimiento de estieacutercol liacutequido 40 msup3 de biogaacutes estieacutercol liacutequido
Productores de cerdos
Recoleccioacuten de estieacutercol 40 de estimacioacuten en base a diversas situaciones animales en pastoreo pastoreo con encierro nocturno y estabulacioacuten permanente
Rendimiento de estieacutercol liacutequido 60 msup3 estieacutercol liacutequido
Aves
70 msup3 biogaacutes msup3 estieacutercol
⁷ Se asume que en la AFC y pequentildea agricultura los partos y produccioacuten lechera se concentran en el periacuteodo primaveral tendiendo a la estacionalidad maacutes que al funcionamiento continuo Asimismo se asume que en este segmento productivo los periacuteodos de lactancia son menores que en los planteles altamente tecnificados o de gran escala
⁸ La cantidad de purines de un plantel estaacute determinada por la capacidad de recoleccioacuten de estieacutercol (principalmente en los patios de espera) y el grado de dilucioacuten (determinado fuertemente por la separacioacuten de aguas lluvias a traveacutes de techumbre y canaletas) La extensioacuten de los patios y techumbres variacutea sustantivamente entre planteles variabilidad que se obviacutea para efectos de caacutelculo
⁹ Como se aprecia posteriormente se establecen pesos por animal diferentes para cada tamantildeo de plantel bajo la premisa que planteles maacutes grandes y tecnificados presentaraacuten animales maacutes grandes (vacas de alta produccioacuten) que planteles menores
36
Cerveceriacuteas
El porcentaje de metano de este tipo de biogaacutes es de 70 (alto) entonces la cogeneracioacuten tiene mayor eficiencia que generacioacuten de purines en AFC logrando 3Kwh teacutermico y 25Kwh eleacutectricomsup3 de biogaacutes
En este estudio se analizoacute la biomasa residual agroalimentaria disponible en la Regioacuten de Los Riacuteos con potencial para generacioacuten de biogaacutes clasificaacutendola como biomasa residual huacutemeda y biomasa residual soacutelida (Figura 29)
Figura 29 Clasificacioacuten de biomasas agropecuarias residuales analizadas en este estudio (adaptado de CNE-GTZ [22])
BIOMASA
Biomasa soacutelida
Biomasa liacutequida
Estieacutercol aviacutecola
Industria cervecera
Estieacutercol vacuno
Estieacutercol porcino
Ferias ganaderas
Industria quesera
Residuos de matadero
Dado que las diferentes biomasas variacutean en formato (liacutequido o soacutelido) el contenido de humedad y potencial de generacioacuten de biogaacutes no son presentadas comparativamente en este capiacutetulo sino en el proacuteximo en teacuterminos de produccioacuten de biogaacutes potencial
312 Biomasa residual liacutequida
Se considera biomasa residual liacutequida a aquellos residuos que contienen menos del 10 de materia seca Entre ellos es posible destacar a los residuos provenientes del tratamiento de aguas residuales domiciliarias la agroindustria y los procesos agropecuarios (purines de porcino y vacuno) [20]
3121 Puriacuten de vacuno de lecheriacutea
El puriacuten de vacuno corresponde a la mezcla producida por las excretas y orina de las vacas el agua utilizada para el lavado de las instalaciones del plantel y las aguas lluvias captadas en los corrales de espera En el caso de las lecheriacuteas de la zona sur de Chile debido a la caracteriacutestica climaacutetica de alta pluviosidad las aguas lluvia y las aguas de lavado (de equipos e infraestructura) representan casi la mitad de los purines generados en las lecheriacuteas [20]
37
En la regiones de Los Riacuteos y Los Lagos una vaca en ordentildea produce en promedio 105 litros puriacutendiacuteasup1ordm En general la generacioacuten de purines estaacute determinada por el manejo a nivel predial el sistema de produccioacuten ya sea estabulado (con recoleccioacuten de excretas) o en base a pastoreo (excretas en potrero no son utilizables) [21] y las dimensiones del patios de espera que determinan en gran medida la cantidad del agua lluvia colectada En la Regioacuten de Los Riacuteos los animales estabulados no alcanzan el 5 por lo cual la gran mayoriacutea del estieacutercol generado de caracteriacutesticas soacutelidas no es recolectado quedando como abono en los potreros pastoreados [22]
De acuerdo a la literatura y entrevistas realizadas a productores de la regioacuten de Los Riacuteos se determinoacute que un animal produce en excretas el equivalente al 10 de su peso vivo al diacutea y la dilucioacuten de las excretas es de aproximadamente un 50 [20] lo que resulta en una produccioacuten de puriacuten equivalente al 20 del peso vivo por vaca al diacutea Es importante considerar que lo anterior estima solo el periodo colectable el que corresponde entre a 3 a 4 horas diarias por 6 meses al antildeo por vaca en el caso de las explotaciones pequentildeas y medianas
Conjuntamente se determinoacute el peso promedio de la vaca en ordentildea de acuerdo a la clasificacioacuten de estratos seguacuten tamantildeo predial Los estratos se determinaron de acuerdo a la tenencia de vacas promedio en ordentildea por productor siendo mayor el peso en los planteles de mayor tamantildeo Esta segmentacioacuten se realizoacute en base a la clasificacioacuten realizada por el Instituto Nacional de Estadiacutesticas (INE) [23] el cual define como pequentildeos productores lecheros a aquellos que poseen un rebantildeo ganado de entre 10 a 49 cabezas De la misma manera el Instituto de Desarrollo Agropecuario (INDAP) se refiere a este segmento como Agricultura Familiar Campesina (AFC)rdquo sup1sup1 Para el segmento superior a 50 vacas promedio en ordentildea se realizoacute el anaacutelisis tambieacuten en base a la informacioacuten entregada por la Encuesta de Ganado Bovino [23] Los resultados se presentan en la tabla 6 Detalles de caacutelculo y coeficientes en anexo 731
sup1sup1 Los estratos definidos para el segmento de AFC se estructuraron en base a la informacioacuten entregada por los programas de fomento SAT PAP PDTI y PRODESAL de INDAP
sup1ordm Variacutea entre 34 a 260 lt puriacuten vaca diacutea
Tabla 6 Detalle de nuacutemero de animales y produccioacuten de purines por tamantildeo de explotacioacuten
Vacas en Vacas en Pesovaca Establo Purines ordentildea ordentildea (kg)sup1sup2 (hrdiacutea) (msup3antildeo)
0 a 9 1625 450 3 3336 10 a 24 4288 450 3 8804 25 a 49 3453 500 4 10503 50 a 99 8751 500 4 26618 100 a 299 17967 550 4 60115 300 y mas 81153 600 4 296208 Total 115148 405584
Fuente elaboracioacuten propia en base a INE 2011 [23]
Un animal produce en excretas el
equivalente al 10 de su peso vivo al diacutea y la dilucioacuten de las excretas es de
aproximadamente un 50
38
De acuerdo a la tabla 6 se puede determinar que la Regioacuten de Los Riacuteos genera anualmente 405 mil msup3 de purines provenientes de la lecheriacutea de los cuales el 56 corresponde a explotaciones de pequentildeos productores
3122 Estieacutercol de porcino
El sector porcino no presenta cifras significativas en la Regioacuten de Los Riacuteos [24] A pesar de la existencia de empresas que elaboran productos en base a carne de cerdo en la regioacuten la mayoriacutea obtiene la materia prima desde criaderos ubicados en otras regiones como La Araucaniacutea y Biacuteo Biacuteo incluso a traveacutes de importaciones desde Canadaacute y Estados Unidos [25] No obstante la crianza de cerdos constituye una actividad que genera aportes a la economiacutea local especialmente en zonas rurales y sub-urbanas
Para propoacutesitos del estudio se estimoacute la disponibilidad de biomasa residual huacutemeda proveniente de la crianza de cerdo a partir de tres tamantildeos de explotacioacuten Ademaacutes se asumioacute una produccioacuten de 0003 msup3 de estieacutercoldiacutea [26] y una eficiencia de recoleccioacuten de un 40 En la tabla 7 se determina el total de cabezas de cerdo por estrato y la disponibilidad de produccioacuten anual de biomasa para este rubro en Los Riacuteos Detalles de caacutelculo y coeficientes en anexo 731
sup1sup2 Datos de peso de animales fueron obtenidos de entrevistas a productores de la Regioacuten
Tabla 7 Detalle de nuacutemero de cabezas de cerdo y produccioacuten de purines por tamantildeo de explotacioacuten en la Regioacuten de Los Riacuteos
Rango Cabezas de cerdos Estieacutercol (msup3antildeo)Menos de 50 cabezas 31924 13983Maacutes de 50 y menos de 500 1594 698Maacutes de 500 700 307Total 34218 14988
Fuente Elaboracioacuten propia en base al Censo Silvoagropecuario 2007 [24]
De acuerdo a la tabla anterior la disponibilidad de materia orgaacutenica generada por la produccioacuten de porcinos en la Regioacuten de los Riacuteos es de 15 mil msup3antildeo El segmento que corresponde a la agricultura familiar campesina (menos de 50 cabezas de porcino) genera un 93 de la biomasa total de excretas de porcinos producida en la regioacuten
3123 Ferias ganaderas
En la Regioacuten de Los Riacuteos existen dos ferias de remate FEGOSA ubicada en la comuna de Paillaco y Tattersall ubicada en la comuna de Riacuteo Bueno Para la estimacioacuten de la produccioacuten de biomasa (principalmente purines bovinos pero tambieacuten excretas de otras especies asiacute como residuos orgaacutenicos de las faenas) se utilizoacute la informacioacuten que ambos establecimientos publican semanalmente sobre precios y cantidad de animales rematados ademaacutes de la informacioacuten proveniente de entrevistas Detalle de entrevistas anexo 74
La disponibilidad de materia orgaacutenica
generada por la produccioacuten de porcinos en la Regioacuten de Los
Riacuteos es de 15 mil msup3antildeo
39 Tabla 8 Puriacuten producido seguacuten tipo de animal Tattersall Tabla 9 Puriacuten producido seguacuten tipo de animal FEGOSA
En relacioacuten al manejo de purines Tattersall almacena las aguas de lavado y posteriormente las traslada a una planta procesadora que filtra y separa los compuestos soacutelidos (excretas) de los liacutequidos Los liacutequidos son eliminados a traveacutes del alcantarillado y los soacutelidos son incorporados a las demaacutes excretas producidas semanalmente por los animales rematados y luego son retirados del recinto (anexo 742 entrevista Tattersal) FEGOSA por su parte realiza un manejo similar con las aguas de lavado Estas son almacenados en dos pozos purineros y una vez que los pozos se encuentran llenos los purines son trasladados a una planta procesadora (anexo 745 entrevista FEGOSA)
Para la determinacioacuten de la disponibilidad de biomasa residual huacutemeda de las ferias de ganado se analizaron datos de la temporada 2014 considerando 51 remates para el caso de Tattersal y 52 para FEGOSA Ademaacutes seguacuten informacioacuten recopilada en terreno se determinoacute una permanencia de 15 diacuteas promedio de los animales en ambas ferias
Los paraacutemetros utilizados para determinar la cantidad de puriacuten producido por animal se obtuvieron del estudio de Deublein y Steinhauser [32] (informacioacuten detallada en el anexo 731) En las tablas 8 y 9 se detallan las cantidades de estieacutercol liacutequido producido seguacuten tipo de animal para cada feria
Feria Tipo de Puriacuten animal Cabezasantildeo (msup3antildeo)
Bovinos 40197 123000
Tattersall Porcinos 2686 827
Ovinos 3599 1455
Equinos 7 18
Total 46489 125308
Feria Tipo de Puriacuten animal cabezasantildeo (msup3antildeo)sup1sup3
Bovinos 34676 57909
FEGOSA Porcinos 1785 280
Ovinos 1784 670
Equinos 258 664
Total 38503 59523
sup1sup3 Diferencias en produccioacuten de puriacutencabeza entre ferias se debe a diferente tipos de ganado en remates En el caso de vacunos dado por proporciones de vacas vacunos de engorda vacas de produccioacuten lechera bueyes toro de reproduccioacuten vacunos joacutevenes (2 antildeos) y ternero de crianza (1 antildeo) Vacas vacunos de engorda
Seguacuten las tablas anteriores es posible determinar que la mayor cantidad de materia orgaacutenica es producida en Tattersall la que junto con la biomasa generada por FEGOSA suman aproximadamente 185 mil msup3 de biomasa residual liacutequida proveniente de ferias ganaderas en la Regioacuten de Los Riacuteos
3124 Industria quesera
Las materias primas animales y vegetales para la elaboracioacuten de productos alimenticios generan abundantes residuos susceptibles de ser aprovechados para la produccioacuten de biogaacutes El uso de estos residuos incrementa la productividad en las plantas productoras dando simultaacuteneamente una solucioacuten a problemas ambientales
Fuente Elaboracioacuten propia Fuente Elaboracioacuten propia
40
Dentro de los residuos provenientes de la agroindustria con mayor potencial en la Regioacuten de Los Riacuteos se encuentra la industria laacutectea y caacuternica [27]
En la Regioacuten se elaboran diversos productos derivados de la leche tales como quesos queso fresco y quesillo leche fluida mantequilla crema fresca manjar yogurt y otros siendo quesos dentro de los productos con igual unidad de medida (kilogramos) el producto que presenta mayor elaboracioacuten (kg) [28] Por otro lado de la totalidad de los productos laacutecteos la produccioacuten de queso es la uacutenica que genera un residuo (o subproducto seguacuten el uso que se le deacute) de alta carga orgaacutenica llamado ldquolactosuerordquo
El lactosuero fue considerado por largo tiempo como un desecho difiacutecil de tratar y eliminar debido a las grandes cantidades producidas en la industria del queso Sin embargo actualmente es una de las materias primas maacutes usadas en el aacutembito alimentario Su principal aplicacioacuten es la alimentacioacuten animal especialmente como sustituto de la leche en la alimentacioacuten de criacuteas de rumiantes y porcinos pero tambieacuten en procesos de criacutea y engorde Sin embargo la recogida y posterior secado del lactosuero para la obtencioacuten de productos en polvo resulta uacutenicamente rentable para grandes voluacutemenes de lactosuero por lo que las pequentildeas y medianas queseriacuteas no pueden almacenar en sus instalaciones las cantidades necesarias para rentabilizar su transporte En estos casos las opciones de gestioacuten pasan por su eliminacioacuten mediante vertido la aplicacioacuten a terrenos o su uso directo en alimentacioacuten animal alternativas que sin embargo presentan riesgos tanto ambientales como sanitarios si no se realizan de manera adecuada y controlada Hoy en diacutea la posibilidad de introducir un tratamiento bioloacutegico para el lactosuero como la digestioacuten anaerobia se presenta como una opcioacuten factible que puede permitir gestionar y valorizar econoacutemicamente este sustrato gracias al aprovechamiento energeacutetico del biogaacutes [29] [25]
En la Regioacuten de Los Riacuteos la produccioacuten de queso fue de 515 millones de kilogramos durante el 2013 cifra inferior en -01 (003 millones de kilos menos) que el 2012 representando 444 del total de queso producido a nivel nacional [28] Actualmente en la Regioacuten existen 39 faacutebricas en funcionamiento autorizadas por el Servicio de Salud (anexo 732) las cuales para fines praacutecticos de este estudio seraacuten divididas en laacutectea mayor y laacutectea menor seguacuten se define a continuacioacuten
bull Laacutectea mayor corresponde a las plantas lecheras cuyos antecedentes productivos son recopilados mensualmente por la Oficina de Estudios y Poliacuteticas Agrarias ODEPA Se le denomina mayor porque entre ellas se encuentran las empresas que procesan un volumen de leche superior a la industria laacutectea menor [28]
bull Laacutectea menor corresponde a las empresas cuyos antecedentes son recopilados trimestralmente por el Instituto Nacional de Estadiacutesticas y que en general cuentan con niveles de produccioacuten menor [28]
En este estudio se asumioacute que la mayor parte de estos residuos corresponden a lactosuero sin considerar los residuos provenientes del lavado de estanques derrames u otros Ademaacutes de acuerdo a informacioacuten bibliograacutefica [27] y datos recopilados en entrevistas a productores se estimoacute que por kilogramo de queso producido se generan 9 kilogramos de suero
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Tabla 10 Generacioacuten anual de suero huacutemedo seco y materia orgaacutenica en la Regioacuten
INDUSTRIA Queso promedio Suero huacutemedo Suero seco Materia orgaacutenica anual 2013-2014 (kg) (kg) (kg) (Ton MS)Laacutectea menor 1458477 13126289 787577 689Laacutectea mayor 49843252 448589264 26915356 23551Total 51301728 461715552 27702933 24240
Seguacuten la tabla 10 la disponibilidad estimada de materia orgaacutenica proveniente de la industria quesera en la Regioacuten de Los Riacuteos es de 24 mil toneladas de las cuales el 3 corresponde a productores del segmento ldquolaacutectea menorrdquo
3125 Residuos de beneficio de ganado (mataderos)
La actividad industrial de matanza de ganado genera una gran cantidad de residuos soacutelidos de variada composicioacuten provenientes de las diferentes etapas del proceso Dentro de estos residuos soacutelidos se encuentran subproductos no utilizados (viacutesceras verdes cabezas patas) subproductos utilizados (viacutesceras rojas cuero) grasas estieacutercol contenido ruminal y decomisos de matadero Estos residuos suponen un sustrato muy adecuado para la biometanizacioacuten [30]
Aproximadamente entre un 20 y un 50 del peso del animal no es apto para el consumo [20] Por lo tanto la mayor parte de los desechos deben manejarse cuidadosamente en lo referente a su minimizacioacuten recoleccioacuten procesamiento y uso (reutilizacioacuten) lo que disminuye considerablemente los dantildeos ocasionados al medio ambiente a los recursos naturales renovables y a la salud humana [30]
Para el anaacutelisis potencial de produccioacuten de biogaacutes a partir de residuos de mataderos en la Regioacuten de Los Riacuteos en base a la metodologiacutea desarrollada por Vermehren [27] se cuantificaron los residuos de dos mataderos autorizados Frigoriacutefico Valdivia y Frigoriacutefico Balmaceda (en adelante FRIVAL y FRIGOBAL respectivamente) Para poder determinar la cantidad de residuos de beneficio de ganado soacutelo se consideraron ambas plantas de procesamiento dejando de lado otras fuentes posibles tales como mataderos clandestinos o faenamientos realizados en sectores rurales En el caso de la planta FRIGOBAL el flujo de residuos anuales se encuentra disponible en la Superintendencia de Servicios Sanitarios (SISS) y se utilizoacute como base la misma informacioacuten utilizada para la planta FRIVAL (Tabla 33 anexo 731)
De esta forma seguacuten el promedio de la produccioacuten regional de queso para laacutectea mayor y laacutectea menor entre los antildeos 2013 y 2014 con datos de ODEPA y la cantidad de suero generado por unidad de queso producido se estimoacute la generacioacuten anual de lactosuero para la regioacuten (ver tabla 10) Detalle de coeficientes de caacutelculo en tabla 32 anexo 731
La disponibilidad estimada de
materia orgaacutenica proveniente de la industria quesera
en la Regioacuten de Los Riacuteos es de
24 mil toneladas
Fuente Elaboracioacuten propia
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Para estimar los residuos de ambos mataderos se utilizoacute como base lo expuesto en la Declaracioacuten de Impacto Ambiental de la planta FRIVAL presentado en el Sistema de Evaluacioacuten Ambiental [24] en donde se caracterizan sus RILEs (tabla 34 anexo 731) El volumen del flujo diario de residuos liacutequidos generados en la planta FRIVAL es de 650 msup3 [31] asumiendo un funcionamiento de la planta durante los 365 diacuteas del antildeo De acuerdo a esto y considerando los datos presentados en las tablas 33 y 35 del anexo 731 se obtuvieron los valores de materia seca La cantidad total de materia orgaacutenica para la planta FRIVAL fue de 495 tonantildeo y FRIGOBAL 25 tonantildeo
313 Biomasa residual soacutelida
La biomasa residual soacutelida incluye a todos los productos orgaacutenicos no utilizados en las actividades agriacutecolas y ganaderas las forestales y la de los procesos de las industrias agroalimentarias y de transformacioacuten de la madera Algunos ejemplos de este tipo de biomasa son la paja el orujo desechos de poda y raleos aserriacuten residuos de matadero aceites y grasas lodos provenientes de plantas de tratamiento de aguas (industriales y domeacutesticas) residuos soacutelidos urbanos y estieacutercol aviacutecola [20]
3131 Estieacutercol aviacutecola
El estieacutercol aviacutecola se considera como biomasa residual soacutelida para las aves destinadas a la produccioacuten de carne este estieacutercol se halla mezclado con una cama de aserriacuten denominaacutendose Guano de Ave para Carne (GAC) [20]
En este estudio se clasificoacute la produccioacuten de aves para la Regioacuten de Los Riacuteos en dos estratos definidos como pequentildea y mediana explotacioacuten [32] La disponibilidad de biomasa se estimoacute asumiendo que la produccioacuten diaria de estieacutercol liacutequido por ave es de 00001 msup3 [33] [26] con una eficiencia de recoleccioacuten del 50 A continuacioacuten la tabla 11 detalla la cantidad de biomasa disponible en pequentildeas y medianas explotaciones Seguacuten eacutesta la produccioacuten anual de biomasa residual soacutelida proveniente de las pequentildeas y medianas explotaciones de la Regioacuten de Los Riacuteos es de 66 mil msup3 al antildeo
Rango Total aves Estieacutercol animal (msup3antildeo)Pequentildeas explotaciones 270000 4928Medianas explotaciones 95000 1734Total 365000 6662
Tabla 11 Estieacutercol de aves seguacuten tamantildeo de explotacioacuten
El estieacutercol aviacutecola se considera
como biomasa residual soacutelida
a diferencia del estieacutercol
bovino y que al combinarse con agua (purines)
se clasifica como biomasa liacutequida
Fuente Elaboracioacuten propia
43
3132 Industria cervecera
La elaboracioacuten de la cerveza trae consigo la generacioacuten de residuos soacutelidos tales como orujo cerveceros (o bagazo) levaduras y los lodos generados durante el tratamiento de las aguas residuales En particular el bagazo constituye un residuo con valor ganadero bovino dado su alto contenido caloacuterico y alta palatabilidad pese a sus restricciones de aprovechamiento dada su raacutepida perecibilidad En caso de no poder aprovecharse estos residuos el proceso de digestioacuten anaerobia ofrece ventajas sustanciales para el tratamiento de los residuos orgaacutenicos generados por esta industria dada la posibilidad de generar energiacutea renovable a traveacutes de la generacioacuten de biogaacutes [34] En particular el bagazo dado su contenido caloacuterico presenta una buena generacioacuten de biogaacutes
El consumo de cerveza artesanal en Chile equivale soacutelo al 2 del total del mercado de bebestibles pero ha ido creciendo con fuerza en un orden del 30 anual [35]
Debido a su popularidad la industria de la cerveza se ha ido diversificando Es por eso que hoy en diacutea se puede hablar de tres categoriacuteas los cerveceros caseros las mini cerveceriacuteas y las cerveceriacuteas industriales [36]
bull Los cerveceros caseros poseen equipos rudimentarios que permiten repetir de forma casera la misma receta en distintas producciones
bull Las mini cerveceriacuteas (cerveceros artesanales pequentildeos fabricantes) tienen un equipamiento maacutes sofisticado que el de los cerveceros caseros tanques bombas filtros entre algunos pero no llegan al nivel de industrializacioacuten que otras cerveceriacuteas
bull Las cerveceriacuteas industriales poseen mayor equipamiento y tecnologiacutea en el proceso produciendo miles de litros que son comercializados en el mercado nacional e internacional
En la Regioacuten de Los Riacuteos la produccioacuten de cerveza ha aumentado considerablemente durante los uacuteltimos antildeos existiendo actualmente un total de 23 cerveceriacuteas formalizadas y 8 en viacuteas de formalizacioacuten [37]
Del grupo de las 23 empresas formalizadas existentes en la Regioacuten de Los Riacuteos se determinoacute la produccioacuten de bagazo para 4 empresas representativas del grupo de mini cerveceriacuteas (cerveceros artesanales pequentildeos fabricantes) De acuerdo a la informacioacuten recopilada en entrevistas realizadas a los productores (anexo 77) se estimoacute una equivalencia de 3 a 4 kilos de malta por litro de cerveza y un 27 de materia seca para bagazo seguacuten lo determinado en anaacutelisis de laboratorio A continuacioacuten en la tabla 12 se detalla la produccioacuten de bagazo para cada empresa
44
Tabla 12 Produccioacuten de cerveza y bagazo para 4 empresas de la Regioacuten de Los Riacuteos
Empresas Litros cerveza antildeo Kg maltaantildeo Kg bagazoantildeoA 204000 51000 86400B 16800 4800 8132C 7680 2400 4066D 14400 4800 8132Total 242880 63000 106730
En base a informacioacuten recopilada se estimoacute que la produccioacuten de cerveza de los 4 productores presentados en la tabla 12 representan el 5 de la produccioacuten de la Regioacuten Es decir la produccioacuten de cerveza de la Regioacuten de Los Riacuteos bordea los 50 mil hectolitros lo que representa una produccioacuten de 2 mil toneladas de bagazo al antildeo
32 Potencial teoacuterico de biogaacutes a partir de las biomasas disponibles
321 Aspectos metodoloacutegicos
Este capiacutetulo tiene como objetivo estimar el potencial teoacuterico de biogaacutes es decir la metanizacioacuten de toda la materia orgaacutenica disponible seguacuten se calculoacute en el capiacutetulo anterior Es importante afirmar que pese a que los recursos de biomasa pueden variar bastante a lo largo del paiacutes o incluso el mundo la produccioacuten de biogaacutes por tipo de biomasa particular deberiacutea ser relativamente constante dado que la biodigestioacuten es un proceso relativamente invariante si se cumplen condiciones miacutenimas de funcionamiento Es por ello que utilizar datos referenciales de otros paiacuteses de condiciones similares (como paiacuteses con clima templado lluvioso como en la Regioacuten de los Riacuteos) constituye una fuente de informacioacuten relativamente confiable respecto de las producciones potenciales Desgraciadamente las tecnologiacuteas para pequentildeos y grandes predios o industrias existentes difieren mucho respecto a costos y a rendimientos por lo que realizar generalizaciones es riesgoso e impreciso Por esta razoacuten se decidioacute utilizar los factores de conversioacuten estandarizados y maacutes frecuentes en la bibliografiacutea existente de manera de lograr representatividad de la informacioacuten
En la tabla 13 se muestran los factores de conversioacuten de biogaacutes seguacuten la fuente de la biomasa estimados a partir de datos bibliograacuteficos [1] En el caso de los purines de lecheriacutea el factor de conversioacuten surge ademaacutes de la experiencia de la empresa Biotecsur en lecheriacuteas de las regiones del sur de Chile En el caso del bagazo de cerveceriacutea el valor fue estimado en base a resultados experimentales de produccioacuten de biogaacutes a partir de bagazo cervecero realizados por el autor en el Instituto de Ingenieriacutea Agraria y Suelos Universidad Austral de Chile
Fuente Elaboracioacuten propia
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Rango Total purines (msup3antildeo) Biogaacutes (msup3 antildeo) 0 a 9 3336 83408 10 a 24 8804 220095 25 a 49 10503 262572 50 a 99 26618 665441 100 a 299 60115 1502865 300 y maacutes 296208 7405211 TOTAL 405584 10139592
Tabla 13 Factores de conversioacuten de materia orgaacutenica en biogaacutes
Tabla 14 Potencial valor teoacuterico de generacioacuten de biogaacutes a partir de la digestioacuten anaeroacutebica de purines de vacunos de lecheriacutea
Biomasa Factor conversioacuten Biogaacutes (Lt) Biomasa (kg o Lt)sup1⁴ Lecheriacuteas - purines 25Queseriacutea-suero 46Ferias ganaderas-estieacutercol 40Cerdos- estieacutercol 40Aves-estieacutercol 70Bagazo de cerveceriacutea 110
De esta manera con los factores de conversioacuten y en base a las cantidades de biomasa disponibles abordadas en el capiacutetulo anterior se calcularon los potenciales regionales de biogaacutes Ademaacutes del caacutelculo de los potenciales regionales totales se calculoacute el potencial de generacioacuten de biogaacutes de la produccioacuten a pequentildea escala esto es cultivos en agricultura familiar campesina (Agricultura de Subsistencia y Pequentildeo Agricultor) produccioacuten laacutectea menor (suero) productores de cerdos de menos de 50 cabezas y pequentildeas explotaciones de aves y cerveceriacutea artesanal
322 Potencial teoacuterico de biogaacutes de biomasa residual liacutequida
3221 Puriacuten de vacuno de lecheriacutea
El caacutelculo del potencial de generacioacuten de metano a partir del puriacuten de vacuno se realizoacute para productores con menos de 50 vacas en ordentildea mediante la informacioacuten proveniente del INDAP y para productores con un plantel mayor a 50 vacas en ordentildea de acuerdo a la informacioacuten obtenida por el INE En la tabla 14 se presenta el total de purines producidos por vacunos en ordentildea en la Regioacuten de Los Riacuteos seguacuten los resultados obtenidos en el capiacutetulo 31 Sobre la base de esta informacioacuten se calculoacute un valor teoacuterico de generacioacuten de biogaacutes para cada segmento En el anaacutelisis se consideroacute que por cada msup3 de puriacuten se producen 25 msup3 de biogaacutes
sup1⁴ Kiloacutegramos en caso de residuos soacutelidos litros en caso de residuos liacutequidos
El caacutelculo del potencial de
generacioacuten de metano a partir del
puriacuten de vacuno se realizoacute para
productores con menos de 50 vacas
en ordentildea mediante la informacioacuten
proveniente de INDAP
Fuente Elaboracioacuten propia
Fuente Elaboracioacuten propia
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3222 Estieacutercol de porcino
En la tabla 15 se presenta el potencial teoacuterico de generacioacuten de biogaacutes a partir de la digestioacuten anaerobia de estieacutercol para cada tamantildeo del productor seguacuten cabezas de ganado porcino el cual fue determinado en este capiacutetulo Para los caacutelculos se consideroacute una eficiencia de recoleccioacuten de materia orgaacutenica del 40 y una produccioacuten de 40 msup3 por cada msup3 de estieacutercol
Tabla 15 Produccioacuten de biogaacutes porcino
Tabla 16 Produccioacuten estimada de biogaacutes para las industrias laacutecteas de la Regioacuten de Los Riacuteos
Rango Total estieacutercol liacutequido Biogaacutes (msup3antildeo) (msup3animalantildeo) Menos de 50 cabezas 13983 559308Maacutes de 50 y menos de 500 698 27927Maacutes de 500 307 12264Total 599499
3223 Ferias ganaderas
Para el caso de ferias ganaderas se consideroacute una produccioacuten de 40 msup3 de biogaacutes por cada msup3 de puriacuten estieacutercol Por lo tanto la produccioacuten potencial de biogaacutes al antildeo para Tatterssall y FEGOSA es de 5012331 msup3 y 2380917 msup3 respectivamente
3224 Residuos de la industria quesera
Considerando un promedio entre el valor superior e inferior del rango expuesto en el anexo 76 y un rendimiento de biogaacutes de 875 (msup3Ton MOS) se calculoacute la cantidad de biogaacutes para la industria laacutectea mayor y menor Para la industria laacutectea mayor tambieacuten se calculoacute a nivel de planta obtenieacutendose los siguientes resultados
INDUSTRIA Materia orgaacutenica (Ton MS) Biogaacutes (msup3 antildeo)Laacutectea Menor 689 602989Laacutectea Mayor 23551 20607069Total regioacuten 24240 21210058
3225 Mataderos
Para el caacutelculo de potencial de produccioacuten de biogaacutes de FRIVAL las grasas fueron separadas de los RILEs seguacuten lo sentildealado en la Declaracioacuten de Impacto Ambiental (SEIA 2005) Por lo tanto para el caacutelculo total de biogaacutes se analizoacute por una parte el potencial de las grasas y por otra el potencial del resto del RIL utilizando en ambos casos factores de conversioacuten especiacuteficos para las grasas y para el RIL
Fuente Elaboracioacuten propia
Fuente Elaboracioacuten propia
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Paraacutemetro Biogaacutes (msup3antildeo)Soacutelidos suspendidos 174331Aceites y grasas 87329TOTAL 261660
Tabla 17 Potencial de biogaacutes Planta FRIVAL
Cabe destacar que tal como se aprecia en la tabla 34 del anexo 731 los valores de soacutelidos suspendidos sumados a los de aceites y grasas son significativamente inferiores a los de la DBO5 (que es una variable indicadora de la cantidad de materia orgaacutenica disponible para los microorganismos) Sin embargo no se encontraron indicadores adecuados para transformar esta uacuteltima variable en biogaacutes por lo tanto se utilizaron los soacutelidos suspendidos y las grasas para esto de modo que es posible una subestimacioacuten del potencial para esta industria [27] Los resultados se muestran en la tabla 17
Para estimar los residuos generados en la planta FRIGOBAL se consideroacute el volumen de RILEs generados seguacuten lo sentildealado por la Superintendencia de Servicios Sanitarios informacioacuten que entregoacute a este organismo la planta de tratamiento de aguas residuales de la empresa Essal para el antildeo 2011 en la comuna de La Unioacuten [27] De acuerdo a estos datos se estimoacute el potencial de produccioacuten de biogaacutes del frigoriacutefico En la tabla 18 se sentildeala el potencial de produccioacuten de biogaacutes para ambas empresas
Tabla 18 Potencial regional de generacioacuten de biogaacutes en la industria de matadero
Planta Biogaacutes (msup3antildeo)FRIVAL 261660FRIGOBAL 13269Total 274929
323 Potencial teoacuterico de biogaacutes de biomasa residual soacutelida
3231 Estieacutercol aviacutecola
De acuerdo al total de biomasa residual determinada se calculoacute el potencial teoacuterico de biogaacutes generado a partir del estieacutercol de la crianza y engorde de aves para pequentildeas y medianas explotaciones en la Regioacuten de Los Riacuteos En la tabla 19 se presenta el potencial teoacuterico de biogaacutes generado a partir del estieacutercol de la crianza y engorde de aves para pequentildeas y medianas explotaciones de la regioacuten
Para los caacutelculos se estimoacute una eficiencia de recoleccioacuten de biomasa de un 40 y una produccioacuten de 70 msup3 de biogaacutes por cada msup3 de estieacutercol
Fuente Elaboracioacuten propia
Fuente Elaboracioacuten propia
48
Rango Estieacutercol (msup3 antildeo) Biogaacutes (msup3 antildeo)Pequentildeas explotaciones 4928 344925Medianas explotaciones 1734 121363TOTAL 6662 466288
3232 Residuos de la industria cervecera
En la tabla 20 se muestra el potencial teoacuterico regional de generacioacuten de biogaacutes a partir de los desechos soacutelidos de la industria de la cerveza Para el caacutelculo se consideroacute que por cada kilo de bagazo se producen 110 lt de biogaacutes y se asume que 4 cerveceriacuteas entrevistadas constituyen el 5 del mercado cervecero regional y un 20 de la cerveza artesanalsup1⁵ En cualquier caso el caacutelculo de biogaacutes entregado corresponde al potencial total teoacuterico regional Dado que en el caso de cerveceriacuteas grandes comuacutenmente utilizan el bagazo como subproducto para la alimentacioacuten animal el potencial praacutectico estariacutea sobre estimado
Tabla 20 Potencial de generacioacuten de biogaacutes a partir de los desechos soacutelidos de la industria de la cerveza
Tabla 19 Potencial teoacuterico de biogaacutes generado a partir del estieacutercol de aves
Empresas Bagazo kgantildeo Biogaacutes (msup3antildeo) A 86400 9504B 8132 894C 4066 447D 8132 894
Para el caacutelculo del potencial total maacuteximo se consideroacute el consumo promedio nacional por persona (36ltspersonaantildeo) aplicado a la poblacioacuten de la Regioacuten de Los Riacuteos (404400 habitantes) En el caso de la produccioacuten de pequentildea escala se consideroacute una produccioacuten total de 12 millones de litros anuales de cerveza artesanal
33 Estimacioacuten de la generacioacuten de energiacutea a partir de biogaacutes obtenido desde las distintas biomasas disponibles
331 Aspectos metodoloacutegicos
El presente capiacutetulo pretende entregar cifras referenciales respecto a la cantidad de bioenergiacutea disponible a partir de la generacioacuten con biogaacutes Para ello se consideraron los usos de biogaacutes para produccioacuten de energiacutea teacutermica (calor) y eleacutectrica Al respecto se presentaron los valores de contenido caloacuterico total y su equivalente en metros cuacutebicos de lentildea y kilos de gas licuado de manera de ponderar el valor de sustitucioacuten entre esos combustibles
sup1⁵ Incluida Cerveceriacutea Kunstmann
Fuente Elaboracioacuten propia
Fuente Elaboracioacuten propia
49
Para la cuantificacioacuten del calor utilizable (energiacutea teacutermica) se entrega el contenido caloacuterico total equivalente a una eficiencia del 100 En el caso de usar calderas de alta eficiencia (sobre 90) los valores de energiacutea teacutermica real se aproximan bastante a este valor No obstante para otros sistemas teniendo la eficiencia de la tecnologiacutea a emplear se obtiene directamente el potencial teacutermico real
La generacioacuten de energiacutea eleacutectrica se calcula con el potencial maacuteximo teoacuterico para toda la regioacuten pues la cogeneracioacuten con biogaacutes soacutelo es econoacutemicamente viable a mayor escala lo que dejariacutea fuera a la pequentildea agricultura en teacuterminos individuales pero no en teacuterminos colectivos (proyectos asociativos) Para el caso de la electricidad soacutelo se evaluacutea la utilizacioacuten de sistemas de cogeneracioacuten con motores de explosioacuten a gas por ser estos sistemas de comparativo bajo costo y alta eficiencia en relacioacuten a otras alternativas tecnoloacutegicas (eficiencia energeacutetica de 85 calor + electricidad)
Se presenta ademaacutes los equivalentes en msup3 de lentildea y kg de gas licuado como referencia a las dimensiones implicadas en fuentes alternativas comunes en la regioacuten Se utiliza lentildea por que es la opcioacuten teacutermica maacutes barata en la regioacuten y gas licuado por ser el segundo sustituto maacutes accesible teacutecnica y econoacutemicamente presentando similitudes con el biogaacutes
Para el caso del potencial de pequentildea escala soacutelo se evaluacutea el potencial teacutermico dado que los costos y eficiencias de escala de los sistemas de cogeneracioacuten soacutelo pueden lograrse desde una cantidad miacutenima de biomasa disponible que habitualmente solo es gestionada por productores de tamantildeo medio o grande
Se incluye un anaacutelisis de autosuficiencia de biogaacutes para la cocina de una familia rural campesina promedio Respecto a la estimacioacuten de autoabastecimiento como supuesto se asume que eacutestas usan hoy cocina a lentildea tienen suficiente biomasa residual disponible para el funcionamiento de un biodigestor domiciliario y en caso de que faltase se calcula el requerimiento de biomasa con recursos agriacutecolas al alcance como pequentildeas superficies de forraje o cultivos
332 Potencial regional total
Como resultado de los caacutelculos de produccioacuten de biogaacutes a partir de distintas biomasas se obtiene un potencial de generacioacuten regional anual de 403 millones de msup3 En la figura 30 se observan las contribuciones de cada tipo de biomasa al total regional En la tabla 21 se entregan los detalles de energiacutea involucrada
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Figura 30 Composicioacuten del potencial de biogaacutes regional por tipo de biomasa
Como se mencionoacute previamente para el caacutelculo del total de energiacutea generada a partir del biogaacutes potencial en la regioacuten se consideroacute un solo uso a la vez es decir 100 del biogaacutes regional utilizado para calor o para cogeneracioacuten Por ello las cifras presentadas son soacutelo referenciales al potencial teoacuterico maacuteximo En base a los potenciales regionales de produccioacuten de biogaacutes obtenidos se calcularon los valores maacuteximos posibles de producir en generacioacuten teacutermica total (combustioacuten directa) y de generacioacuten teacutermica + eleacutectrica a traveacutes de sistemas de cogeneracioacuten ambas tecnologiacuteas existentes en el mercado
En relacioacuten al potencial teacutermico se consideroacute combustioacuten directa para efectos de sustitucioacuten con lentildea utilizaacutendose una efi ciencia teacutermica de 60 equivalente a la efi ciencia que presentan las estufas de doble combustioacuten Asimismo se consideroacute un contenido caloacuterico de 5 GJmsup3 de lentildea (con 20 humedad valor promedio de distintas especies nativas maacutes usadas) [25] Con ello se utilizoacute un valor de 00072 msup3 de lentildeamsup3 de biogaacutes En el caso de gas licuado se utilizoacute un valor equivalente a 134 Kwhkg lo que da una tasa de recambio de 244 msup3 de biogaacutes kg gas licuado
POTENCIAL REGIONAL DE BIOGAacuteS
El potencial caloacuterico a partir de biogaacutes en la
Regioacuten equivaldriacutea energeacuteticamente
al 6 de la lentildea consumida
Lecheriacuteas - Purines
Queseriacutea - suero
Ferias ganaderas
Cerdos
Aves
Cerveza
Mataderos
183
1512
06
07
251
526
183 251
403 millones msup3antildeo
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Tabla 21 Potencial regional biogaacutes total y maacuteximo teoacuterico de generacioacuten de energiacutea eleacutectrica y teacutermica
Lecheriacuteas - 10139592 60837550 26282 4545204 24335020 20279183 2315purines Queseriacutea- 21210058 127260349 54976 9507684 50904140 42420116 4842suero Ferias 7393249 44359492 19163 3314120 17743797 14786497 1688ganaderasCerdos 599499 3596996 1554 268733 1438798 1198999 137Aves 466288 2797725 1209 209019 1119090 932575 106Cerveza 234805 1408828 609 105254 563531 469609 54Mataderos 274929 1649574 713 123240 659830 549858 63Total 40318419 241910515 104505 18073255 96764206 80636838 9205
sup1⁶ Corresponde al contenido caloacuterico o energiacutea total Este valor corresponde a su vez al total de energiacutea teacutermica teoacuterica Utilizando la eficiencia de combustioacuten de una tecnologiacutea a emplear determinada se obtendraacute directamente el potencial teacutermico total En el caso de calderas de alta eficiencia la eficiencia puede sobrepasar el 90
Total Biogaacutes Contenido Equivalente Equivalente gas Cogen Cogen Potenciaregional (msup3antildeo) caloacuterico total Lentildea (msup3) licuado teacutermica eleacutectrica eleacutectrica (Kwh)sup1⁶ (Kg) (Kwh) (Kwh) (Kw)
333 Potencial regional de pequentildea escala
Se presenta el potencial de produccioacuten de energiacutea teacutermica de pequentildea escala a partir de biogaacutes y su equivalencia respecto a otros combustibles alternativamente utilizados a escala equivalente a agricultura familiar campesina (AFC) Para el caacutelculo se utilizaron los valores de transformacioacuten correspondientes a los estratos de pequentildea escala de produccioacuten presentados en este capiacutetulo Especiacuteficamente para cada tipo de biomasa se incluyoacute
bull Lecheriacuteas agricultura de subsistencia y pequentildeos agricultoresbull Queseriacutea laacutectea menorbull Estieacutercol de cerdos explotaciones menores de 50 cabezasbull Estieacutercol aves pequentildeas explotacionesbull Industria cervecera cervezas artesanales
En relacioacuten a los sistemas de cogeneracioacuten estos generalmente consisten en motores de combustioacuten interna cuya potencia activa generadores eleacutectricos al tiempo que generan agua caliente a partir de su refrigeracioacuten la cual se utiliza para alimentar redes de agua caliente a edificios o grupos de viviendas conocidas como redes distritales Los valores de cogeneracioacuten asumen una eficiencia de transformacioacuten a calor y electricidad de 24 y 20 KWmsup3 de biogaacutes respectivamente En la tabla 21 se presenta la capacidad de cogeneracioacuten teacutermica y eleacutectrica para cada biomasa analizada en este estudio
En la Regioacuten de Los Riacuteos al antildeo 2010 el consumo de productos derivados de la madera para energiacutea (principalmente lentildea) fue de 1790571 msup3 esteacutereos de los cuales el 84 es residual (rural 35 y urbano 49) comercial institucional 12 e industrial 4 (INFOR 2012) De esta manera el potencial caloacuterico a partir de biogaacutes en la Regioacuten equivaldriacutea energeacuteticamente al 6 de la lentildea consumida
Fuente Elaboracioacuten propia
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Tabla 22 Potencial regional biogaacutes de pequentildea escala y valores de sustitucioacuten de otros combustibles utilizados
Lecheriacuteas - purines 566075 3396450 6987 253751 Queseriacutea - suero 602989 3617933 7443 270298Cerdos 559308 3355851 6903 250717Aves 344925 2069550 4257 154617Cerveza 58701 352207 725 26314Total 2131999 12791992 26315 955696
Sector Biogaacutes Caloacuterico total Equivalente Equivalente (msup3 antildeo) (Kwh) Lentildea (msup3) gas licuado (Kg)
334 Estimacioacuten de autoabastecimiento de biogaacutes para cocina de una familia rural promedio
El concepto de reemplazo de cocina a lentildea tradicional por cocina con quemadores a biogaacutes podriacutea ser una interesante alternativa tecnoloacutegica para familias rurales especialmente en zonas aisladas o lejanas a centros poblados Entre las ventajas que este concepto presenta pueden mencionarse
bull Aprovechamiento de fuentes de biogaacutes disponibles en los predios Como se ha explicado anteriormente en el ambiente rural existe biomasa disponible de diversa iacutendole la que puede ser aprovechada para la produccioacuten de biogaacutes
bull Permite tratamiento de residuos Los residuos orgaacutenicos soacutelidos o liacutequidos sin descomponer pueden ser fuente de vectores malos olores y patoacutegenos En cualquier caso su disposicioacuten en el suelo o cuerpos de agua debe realizarse posterior a un tratamiento De esta manera la biodigestion puede considerarse un tratamiento parcial o en algunos casos total de los residuos para su aplicacioacuten o descarte
bull Independenciaautonomiacutea energeacutetica Por lo anterior los usuarios no dependen de las condiciones externas (disponibilidad y precios en la regioacuten paiacutes o internacionalmente) brindando la posibilidad de lograr una autosuficiencia de combustible a nivel domeacutestico
bull Comodidad de operacioacuten de cocina La operacioacuten de una cocina a gas no requiere los tiempos de encendido y calentamiento que requiere una cocina a lentildea (lo maacutes usado ruralmente) y permite dosificar el uso de combustible de acuerdo a la
sup1⁷ Al respecto ver siguiente subcapiacutetulo relativo a autosuficiencia energeacutetica para cocina de familia rural promedio
sup1⁸ En el caso el periacuteodo estival en el que no se requiere calefaccioacuten y donde todo el calor residual se pierde la eficiencia de una cocina a lentildea tradicional es mucho menor llegando a valores de transformacioacuten de 003350 m3 de lentildeam3 de biogaacutes como se analiza en el siguiente subcapiacutetulo
Para la referencia a combustibles alternativos se utilizoacute el equivalente a 00123 msup3 de lentildeamsup3 de biogaacutes dada las eficiencias equivalentes al uso de cocinas a lentildea tradicionalessup1⁷ con un 35 de eficiencia de combustioacutensup1⁸ Para el caso del gas licuado se utilizoacute el mismo valor utilizado para toda la regioacuten A continuacioacuten en la tabla 22 se presentan los resultados obtenidos en este estudio referente a la capacidad de generacioacuten de energiacutea del segmento definido como pequentildea escala
El concepto de reemplazo
de cocina a lentildea tradicional por cocina con quemadores a
biogaacutes podriacutea ser una interesante
alternativa tecnoloacutegica para familias rurales
Fuente Elaboracioacuten propia
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necesidades precisas minuto a minuto Lo anterior simplifica la operacioacuten de la cocina y eleva considerablemente la eficiencia de uso
bull Mayor eficiencia energeacutetica y de recursos El sustituir una cocina a lentildea por una cocina a biogaacutes maacutes una estufa a lentildea de doble caacutemara (combustioacuten lenta) tiene importantes sinergias Dado que la eficiencia de una cocina a lentildea es de alrededor de un 35 mientras que la estufa de doble caacutemara es de aprox 60 la eficiencia para calefaccioacuten del sistema puede casi duplicarse Incluso eacutesta puede aumentarse auacuten maacutes siacute el agua caliente se obtiene a partir de un serpentiacuten instalado en la estufa de doble caacutemara en lugar de la cocina a lentildea Si a eso se le suma la mayor eficiencia para cocinar de una cocina a biogaacutes respecto a la cocina a lentildea [25] y todo el calor que no se usa antes y despueacutes de cocinar con cocina a lentildea el efecto de aumento en la eficiencia puede ser mucho mayor
bull Importante reduccioacuten de presioacuten sobre bosquesdeforestacioacuten Este punto es especialmente relevante Dado que la eficiencia caloacuterica del sistema puede duplicarse como se planteoacute en el punto anterior la demanda por lentildea puede reducirse a la mitad Ello implica una importante contribucioacuten a la disminucioacuten de la deforestacioacuten por consumo local de lentildea
Entre las desventajas de este tipo de sistemas puede mencionarse
bull Incertidumbre de aceptacioacuten de la tecnologiacutea Ante todo resulta vital conocer como eacutesta tecnologiacutea se adapta al modo de vida costumbres y conocimientos de las familias rurales de manera de saber si seraacute considerada una alternativa atractiva o no por eacutestas Al respecto el proyecto liderado por la Gobernacioacuten de Valdivia sup1⁹ seraacute clave para esclarecer esta incoacutegnita
bull Mayor complejidad de operacioacuten Naturalmente por tratarse de un sistema adicional a lo existente hoy en diacutea su operacioacuten implica nuevas actividades tales como recoleccioacuten de materia orgaacutenica y mantencioacuten baacutesica del equipo Asimismo la operacioacuten del biodigestor requiere cierto nivel de capacitacioacuten Lo anterior no debiese implicar demasiado tiempo ni alta complejidad
bull Mayor costo de inversioacuten Los biodigestores no son sistemas de bajo costo de inversioacuten por lo que en una primera etapa los costos del hogar se elevan en forma significativa lo que puede limitar a muchas familias respecto a su implementacioacuten y uso
bull Huella de carbono Paradoacutejicamente si bien un biodigestor que funciona correctamente permite reducir importantemente la huella de carbono de un hogar de no operarse correctamente o presentar fugas de gas (dado por ejemplo por malas terminaciones) puede implicar aumentar significativamente la huella de carbono de un hogar dado que el poder de efecto invernadero del metano contenido en el biogaacutes es 25 veces mayor que el del dioacutexido de carbono (CO2) que se emitiriacutea por simple combustioacuten
sup1⁹ Estudio ldquoAutoabastecimiento hiacutedrico y energeacutetico a partir de la cosecha de aguas lluvias y la produccioacuten de biogaacutes a traveacutes del tratamiento de residuos orgaacutenicos que se llevoacute a cabo en el aacuterea rural de las comunas de Mariquina (sector costero) Maacutefil y Los Lagos (sector cordillerano) de la provincia de Valdiviardquo
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Tabla 23 Ejemplo de autosuficiencia teacutermica familiar a traveacutes de la incorporacioacuten de un biodigestor domiciliario
Ndeg personas familia 4Demanda biogaacutes cocina Consumo quemador (msup3hr) 03Horas de uso quemadordiacutea sup2⁰ 22Eficiencia caloacuterica quemador biogaacutes 95Eficiencia de transmisioacuten de calor quemador biogaacutes 40Total biogaacutesfamilia (msup3antildeo) 241
Sustitucioacuten de gas licuado por biogaacutes Eficiencia caloacuterica quemador gas 95Eficiencia de transmisioacuten de calor quemador gas 40Equivalencia kg gas licuadomsup3 biogaacutes 043Equivalente gas licuado (kgantildeo) 104Equivalente $antildeo (kg gas licuado=$1100) 113946
Sustitucioacuten de lentildea para cocinar por biogaacutes Calor de lentildea (GJmsup3) sup2sup1 5Eficiencia caloacuterica estufa a lentildea 35Eficiencia de transmisioacuten de calor estufa a lentildea 20Eficiencia de uso estufa a lentildeasup2sup2 70Equivalente lentildea (msup3antildeo) 81
Oferta biogaacutes Residuos Familia Basura orgaacutenicapersonadiacutea (kg) 05Biogaacutes de basura orgaacutenicapersonadiacutea (msup3) 0075Kg de residuos humanos soacutelidospersonadiacutea 03Biogaacutes de residuos humanospersonadiacutea (msup3) 0028Total biogaacutes residuos (msup3familiaantildeo) 150 Biomasa fresca Pasto (ensilaje) Biomasa empastada promedio (ton MShaantildeo) 7Biomasa fresca (30 MS) (kgmsup2) 23Biogaacuteskg biomasa fresca (msup3) 018
sup2⁰ No incluye agua caliente bantildeosduchas (que pueden obtenerse de estufa a lentildea con serpentiacuten) sup2sup1 Lentildea con 20 humedad valor promedio de distintas especies usadas en la regioacuten (AIFBN 2008)sup2sup2 Corresponde al tiempo uacutetil cocinando Promedio invierno (90) ndash verano (50) Invierno es mayor pues el calor residual se utiliza en calefaccionar el hogar
A continuacioacuten se presenta la tabla 23 con informacioacuten referencial respecto del biogaacutes necesario para el abastecimiento de una familia promedio de 4 personas y su equivalencia de ahorro respecto de otros combustibles
Fuente Elaboracioacuten propia
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Msup2 de cultivos para autoabastecimiento Biomasa a usargas cocina Pasto Trigo (silo)Sin residuos domiciliarios 574 370Con residuos domiciliarios 216 139
De la tabla anterior puede concluirse que para autoabastecer de gas la cocina de una familia promedio se requieren soacutelo 574 msup2 de produccioacuten de pasto (en verde) en caso de no agregar los residuos orgaacutenicos de la casa En el otro extremo para lo mismo con recoleccioacuten de residuos orgaacutenicos (domeacutesticos o agriacutecolas) se requieren soacutelo 139 msup2 de trigo (en estado para ensilaje es decir en verde previo a madurez) o menos superficie si se tratase de maiacutez por ser este maacutes productivo Al contar con una cocina a biogaacutes no se requeririacutea cocinar en cocina a lentildea tradicional Con ello es posible sustituir la cocina a lentildea tradicional por una estufa de doble caacutemara (combustioacuten lenta) para la calefaccioacuten La eficiencia teacutermica de una cocina a lentildea tradicional es de aprox 35 y la estufa de doble caacutemara 60 [25] Si se considera que se ahorra la lentildea para cocinar y casi se dobla la eficiencia de combustioacuten para la calefaccioacuten con ello puede lograrse bajar a menos de la mitad la necesidad familiar de lentildea anual Para concretarse lo anterior es necesario desarrollar investigacioacuten respecto a la aplicabilidad de este concepto en el mundo rural considerando barreras teacutecnicas y culturales y evaluando los eventuales impactos que pudiesen generarse
Trigo (ensilaje)Biomasa promedio (ton MSha) (aprox 45 qqm) 104Biomasa fresca (35 MS) (kgmsup2) 30Biogaacuteskg biomasa fresca (msup3) 022
Fuente Elaboracioacuten propia
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Francisco Cerda
4 EVALUACIOacuteN ECONOacuteMICA Y SOCIAL DE SISTEMAS PREDIALES DE BIODIGESTIOacuteN
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41 Aspectos metodoloacutegicosEn este caso la evaluacioacuten econoacutemica se realiza mediante fl ujos proyectados efectuaacutendose una estimacioacuten de los ingresos y costos de produccioacuten Los ingresos de los SPB se estiman sobre la base de la generacioacuten de energiacutea proyectada en el horizonte de evaluacioacuten mientras que dentro de los costos involucrados se considera la inversioacuten inicial y los costos asociados a la mantencioacuten y produccioacuten del SPB
De los proyectos de produccioacuten de biogaacutes en base a residuos orgaacutenicos es posible que exista un amplio rango viable de costos existiendo tambieacuten la alternativa de desarrollar economiacuteas de escala en particular si la intencioacuten es la generacioacuten de electricidad a mediana y gran escala cosa que no es posible realizar en proyectos pequentildeos lo que puede presentar mayor difi cultad para rentabilizarlos
La construccioacuten de la evaluacioacuten privada de los SPB se abordaraacute en base a la formulacioacuten de un fl ujo considerando ingresos y costos calculados de acuerdo a precios de mercado La evaluacioacuten social que no se abordaraacute en eacuteste estudio considera el desarrollo de un fl ujo social que incorpora al anaacutelisis algunas externalidades benefi cios y costos de la situacioacuten sin proyecto y con proyecto en base a precios sociales (Cepal Ministerio del Desarrollo Social) En el siguiente diagrama se muestra la estructura utilizada para el anaacutelisis econoacutemico de los SPB
Por la naturaleza de un proyecto de biogaacutes es conveniente realizar un estudio de los benefi cios y costos asociados a su implementacioacuten y por tratarse de iniciativas que pueden ser fi nanciadas por empresas inversionistas o por instituciones del Estado resulta importante evaluarlas privada y socialmente
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ExternalidadesEfectos indirectos
ImpuestosSubsidios
Tipo de evaluacioacuten Valoracioacuten Componente Flujo Tipo de fl ujo
EvaluacioacutenSocial
EvaluacioacutenPrivada
(Empresa institucioacuten
persona)
Precios Sociales
Precios de
mercado(Privados)
CreacutedictosIntereses
Amortizaciones
Benefi ciosCostos
InversioacutenOperacioacuten
Flujo Social
Flujo Proyecto
Puro
Flujo Prestamista
IngresosCostos
InversioacutenOperacioacuten
Flujo Estado
Flujo Inversionista(Accionista o
duentildeo)
Figura 31 Esquema general de evaluacioacuten social y privada de un Sistema Predial de Biodigestioacuten (SPB)
Fuente Elaboracioacuten propia
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Tipos de beneficiosLos beneficios de un SPB son de diversa iacutendole existiendo tanto econoacutemicos como tambieacuten sociales La generacioacuten de biogaacutes permite usarlo de forma directa como elemento combustible utilizable en generacioacuten de calor e incluso en proyectos de mayor envergadura para generacioacuten de energiacutea eleacutectrica con el consiguiente ahorro al minimizar o dejar de utilizar la fuente energeacutetica convencional e incluso constituir una fuente de ingreso en siacute misma para proyectos de gran envergadura cuya finalidad es la produccioacuten de electricidad En teacuterminos generales los beneficios de un SPB se resumen en
bull Ingresos monetariosbull Ahorro de costos (liberacioacuten de recursos)bull Aumento de disponibilidad de energiacuteabull Otros - Revalorizacioacuten de bienes - Reduccioacuten de riesgos - Mejoramiento de la productividad - Impacto ambiental positivo - Mejoramiento de imagen - Entre otras externalidades positivas atribuibles a cada proyecto en particular
Para efectos de este estudio se ejemplificaraacute una evaluacioacuten privada para un SPB instalado en una lecheriacutea convencional que cuenta con una capacidad diaria de 70 vacas en ordentildea Se elabora ademaacutes un flujo independiente para los diferentes tipos de fuentes energeacuteticas que tenga el productor antes de la instalacioacuten del SPB es decir un flujo para lentildea gas licuado y energiacutea eleacutectrica Ademaacutes en este capitulo se abordan de manera descriptiva las externalidades positivas que pueden ser consideradas al momento de realizar la evaluacioacuten social de un proyecto de instalacioacuten de SPB
42 Valorizacioacuten de productos asociados a Sistemas Prediales de Biodigestioacuten (SPB)
El biogaacutes puede destinarse a produccioacuten de energiacutea eleacutectrica y teacutermica beneficios que son usados para la sustitucioacuten de otros combustibles En todos los casos la demanda puede estar asociada a consumos propios del productor de biogaacutes o bien de terceros 421 Ingresos en sustitucioacuten de energiacuteas (ahorro)
En un proyecto de biogaacutes es necesario valorizar la energiacutea que se produce la cual es utilizada en la sustitucioacuten de otros combustibles
Si la produccioacuten de energiacutea se destina al autoconsumo como es el caso de productores pequentildeos y medianos los ingresos corresponderaacuten a ahorros asociados a los menores retiros de energiacutea que se realicen del sistema eleacutectrico a la sustitucioacuten total o parcial del uso de lentildea o de gas licuado seguacuten sea el caso
En un proyecto de biogaacutes es
necesario valorizar la
energiacutea que se produce la cual es utilizada en la sustitucioacuten
de otros combustibles
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En este caso se contempla que la energiacutea generada seraacute principalmente del tipo teacutermica utilizada para la sustitucioacuten del gas licuado (GLP) lentildea yo electricidad La utilizacioacuten de esta energiacutea proveniente del biogaacutes constituye un ahorro para el proceso de lavado e higiene de implementos de las lecheriacuteas entre otros usos comunes
Estudio de casoPara una lecheriacutea de 70 vacas promedio en ordentildea diaria se consideran los siguientes datos
bull Se debe calentar aproximadamente 400 litros de agua al diacutea a 80degC bull Un SPB para esta capacidad (70 vacas) genera aproximadamente 59 msup3 de biogaacutes
por diacutea o su equivalente a 3 kilos de GLP diariosbull 1 msup3 de biogaacutes equivale a 5600 kcalbull 1 kg GLP equivale a 12000 kcalbull 1 kg lentildea equivale a 3500 kcal
De lo antes mencionado se desprende que para realizar esta tarea en el caso de utilizar lentildea anualmente se requieren 28 metros cuacutebicossup2sup3 La relacioacuten entre el consumo real de lentildea y el contenido energeacutetico (kcalkg lentildea) no es directa ya que mucha energiacutea se pierde en el proceso del encendido del fuego y la eficiencia termodinaacutemica dada por las caracteriacutesticas propias de cada caldera nunca es 100 En promedio 1msup3 de lentildea pesa 600 kg aproximadamente por lo que una lecheriacutea consumiriacutea anualmente alrededor de 16800 kg de lentildea o 46 kg diarios
Ademaacutes aun cuando la gran mayoriacutea de los agricultores poseen bosques propios 1msup3 de lentildea cuesta en el mercado en promedio (puesta en predio productor) aproximadamente $15000 (Diciembre 2015 - Febrero 2016) Se toma como referencia eacuteste dato para el caso de eacuteste estudio ya que una externalidad positiva asociada a la implementacioacuten de un SPB es tambieacuten disminuir la deforestacioacuten por lo cual el valor real de un metro cuacutebico de lentildea es superior que su precio de mercado
En promedio el gasto anual en energiacutea para este tipo de productor lechero en caso de adquirir los combustibles en forma externa seriacutea de
bull $15000 (metro lentildea) x 28 mts al antildeo = $420000 anual usando lentildeabull $950 ($kg GLP) x 1041 kg de GLP al antildeo = $988950 anual usando GLPbull $100 ($Kwh) x 11035 Kwh = $ 1103488 anual usando electricidad
En la siguiente tabla se presenta el detalle de la produccioacuten de biogaacutes y sus costos alternativos para los diferentes tramos de vacas en ordentildea analizados en el estudio Para efectos de la comparacioacuten entre combustibles se asume que la proporcioacuten de uso se mantiene constante independiente del tamantildeo del plantel sup2⁴
sup2sup3 Ricardo Hagedorn Paillaco comunicacioacuten personal
sup2⁴ Es de esperar que la relacioacuten de uso de combustibles no sea proporcional al tamantildeo sino que al aumentar el tamantildeo se tienda a disminuir el consumo de lentildea y a aumentar el consumo de energiacutea eleacutectrica
62
1 a 10 402 201 186 950 $17659821 5 $15000 $75000 1971 $100 $197051 6127 14114
11 a 25 803 402 372 950 $35319643 10 $15000 $150000 3941 $100 $394103 12254 28229
26 a 50 1606 803 744 950 $70639286 20 $15000 $300000 7882 $100 $788206 24507 56457
70 2248 1124 1041 950 $98895000 28 $15000 $420000 11035 $100 $1103488 34310 79040
51 a 100 3212 1606 1487 950 $141278571 40 $15000 $600000 15764 $100 $1576412 49014 112914
100 a 300 9636 4818 4461 950 $423835714 120 $15000 $1800000 47292 $100 $4729236 147043 338743
Tramos Ndeg Vacas
Produccioacuten Biogaacutes msup3
Anual
Produccioacuten Kilos de
GLP anual con SPB
Consumo kg anual de GLP sin proyecto
Precio Kilo GLP
Costo GLP Anual Sin Proyecto
Consumo Metros de Lentildea sin proyecto
En la cuarta columna de la tabla se muestra la determinacioacuten de la cantidad de GLP que se ocupa en el proceso de ordentildea en la situacioacuten sin proyecto En la tercera columna se presenta el equivalente a kilos de GLP que genera el proyecto (1msup3 de biogaacutes equivale a 050 kg GLP) siendo la diferencia entre ambos indicadores la que constituye el excedente generado en cada tramo analizado
Estas cifras corresponden a estudios y mediciones hechas en SPB ya en funcionamiento en la Regioacuten de los Lagos y por encontrarse en condiciones similares a la Regioacuten de Los Riacuteos se acercan con un buen nivel de confi anza a paraacutemetros reales para el caso de proyectos en concreto
422 Excedentes energeacuteticos
Para una lecheriacutea de 70 vacas un SPB produce aproximadamente 2248 msup3 de biogaacutes que equivalen a 1124 kg de GLP anuales por su parte el consumo de la lecheriacutea asciende a los 1041 kg de GLP anual generaacutendose un diferencial de 83 kg de GLP excedente que puede ser valorizado en $79040 por antildeo
La posibilidad de existencia y la cantidad de excedentes que genere un SPB va a depender principalmente del tipo de puriacuten directamente relacionado con la alimentacioacuten del ganado y del desarrollo de nuevas tecnologiacuteas que mejoren la efi ciencia energeacutetica Para el caso de los productores lecheros que utilicen solo energiacutea eleacutectrica en su sistema productivo el SPB reemplazaraacute el consumo de energiacutea que se requiere para el calentamiento de agua En este caso en particular un SPB no reemplaza en su totalidad el consumo eleacutectrico esto quiere decir que un SPB rebaja el gasto y no lo elimina totalmente El biogaacutes excedente se puede asumir de igual forma como un ahorro puesto que se almacena en el gasoacutemetro y se utilizaraacute en alguacuten momento sea por contingencia (ocurra alguacuten problema que haga que el SPB deje de producir biogaacutes unos diacuteas) o por su uso directo al incorporar otro artefacto
423 Costos asociados al proyecto
Los costos asociados a un SPB son baacutesicamente de dos tipos inversioacuten inicial y mantencioacuten dependiendo del tamantildeo del SPB los requerimientos de equipos
La cantidad de excedentes que genere un SPB va a depender
principalmente del tipo de puriacuten
Tabla 24 Costo energeacutetico sin proyecto y benefi cios de produccioacuten energeacutetica
Fuente Elaboracioacuten propia
63
1 a 10 402 201 186 950 $17659821 5 $15000 $75000 1971 $100 $197051 6127 14114
11 a 25 803 402 372 950 $35319643 10 $15000 $150000 3941 $100 $394103 12254 28229
26 a 50 1606 803 744 950 $70639286 20 $15000 $300000 7882 $100 $788206 24507 56457
70 2248 1124 1041 950 $98895000 28 $15000 $420000 11035 $100 $1103488 34310 79040
51 a 100 3212 1606 1487 950 $141278571 40 $15000 $600000 15764 $100 $1576412 49014 112914
100 a 300 9636 4818 4461 950 $423835714 120 $15000 $1800000 47292 $100 $4729236 147043 338743
Precio msup3 de lentildea
Costo Lentildea
Anual Sin Proyecto
Consumo Kw
anual sin proyecto
Precio Kw
Costo anual Killowatts
sin proyecto
Produccioacuten Kilowatts con SPB
Excedentes Energeacuteticos Anual (GLP)
materiales y maquinarias seraacuten proporcionales La construccioacuten puede ser realizada localmente por lo tanto la mano de obra no es en su totalidad de tipo califi cada 424 Inversioacuten
Consiste en todos los costos de diagnoacutestico disentildeo ingenieriacutea fabricacioacuten e instalacioacuten de los SPB y su puesta en marcha Los costos de inversioacuten inicial incluyen diversos iacutetems como los materiales utilizados para la fabricacioacuten completa del SPB desde el proceso de movimiento de tierra con maquinaria pesada la instalacioacuten de la membrana impermeable el disentildeo e ingenieriacutea calculista instalacioacuten de tuberiacuteas compra e instalacioacuten de equipos (motores yo generadores calderas etc) y la mano de obra necesaria para el proceso Los costos para cada tramo de nuacutemero de vacas en ordentildea en estudio seraacuten presentados en la tabla 25
Para simplifi car el anaacutelisis se utilizoacute soacutelo un biodigestor de estructura fl exible pues es la tecnologiacutea que mejor se encuadra en este rango de tamantildeos no obstante es esperable que a medida que variacutee el nuacutemero de vacas pueda aumentarse tambieacuten el grado de tecnifi cacioacuten lo que implicariacutea variaciones no proporcionales en los costos
Tramos Ndeg Vacas Inversioacuten Inicial 1 a 10 2500000
11 a 25 6500000
26 a 50 12300000
51 a 100 15000000
101 a 300 60000000
Tabla 25 Costos de inversioacuten privada
Fuente Elaboracioacuten propia
64Tramos Ndeg Vacas Costo Mantencioacuten Anual ($) 1 a 10 50000
11 a 25 80000
26 a 50 150000
51 a 100 200000
101 a 300 1000000
Tabla 26 Costos de mantencioacuten privada
Para el caso de la lecheriacutea de 70 vacas la inversioacuten inicial privada bruta (iva incluido) es de $15000000 Por su parte si se desglosa eacuteste iacutetem del total de la inversioacuten inicial del SPB el costo neto de los materiales es de aproximadamente un 80 ($10084034) y lo restante corresponde a mano de obra A modo de simplificar el anaacutelisis se usaron cifras estimadas
Visto de otro modo
$15000000 de inversioacuten inicial privada bruta iva incluido$(15000000 x 08)119=$10084034 Inversioacuten neta en materiales$(15000000 x 02)=$3000000 Costo en mano de obra$15000000-$3000000=$12000000 Costo bruto en materiales
425 Costos de operacioacuten y mantencioacuten
Se refieren a los costos de funcionamiento a lo largo de la vida uacutetil del SPB y corresponden al valor de las acciones de revisioacuten diaria por parte del personal a cargo los costos asociados a la reparacioacuten de instalaciones repintado anticorrosivos reparaciones de membranas anclajes pernos yo cualquier artefacto fiacutesico que sea parte del SPB
La mantencioacuten de este tipo de SPB requiere en promedio 15 minutos diarios de dedicacioacuten por parte del operario lo que respecta al personal que mantiene la sala de ordentildea y la limpieza de los patios no se considera pues esta labor se debe realizar con o sin SPB El operario debe realizar una inspeccioacuten visual cada diacutea de la instalacioacuten para prevenir que se atasque alguna tuberiacutea de entrada o salida que no existan fugas de biogaacutes o de biol Una labor demandante de tiempo pero que se realiza de 2 a 4 veces por antildeo es la limpieza de los decantadores que es una operacioacuten que se debe realizar con pala a mano o mecaacutenica y para efectos de caacutelculo la valorizacioacuten se realiza en horas hombre
426 Evaluacioacuten y sensibilizacioacuten privada de la inversioacuten
Para realizar la evaluacioacuten privada y sensibilizacioacuten del anaacutelisis de la lecheriacutea estudiada en el caso se consideran los siguientes supuestos
Dependiendo del combustible
utilizado actualmente se
determina el monto de inversioacuten inicial
por efecto del ahorro econoacutemico
generado por la sustitucioacuten de la
fuente de energiacuteaFuente Elaboracioacuten propia
65
bull Inversioacuten Total de construccioacuten de un SPB $15000000bull Precio de Kcal de lentildea= $0007bull Precio kg GLP $950bull Precio Kwh $100bull Precio metro lentildea $15000bull Tasa de descuento utilizada 10 12 15bull No se considera creacutedito por parte del privado (no opera la incorporacioacuten de la
cuenta intereses financieros)bull Amortizacioacuten realizada a 10 antildeosbull Horizonte de evaluacioacuten 20 antildeosbull Se evaluacutea con ahorro de alternativas de utilizacioacuten de lentildea y GLPbull El costo de materiales corresponde aproximadamente a un 80 de la inversioacuten
inicialbull El costo de mano de obra corresponde aproximadamente a un 20 de la inversioacuten
inicialbull Se asume un incremento del 3 anual para los costos de mantencioacutenbull No se aplica ahorro de impuestos por fundamentos contables que rigen en la
legislacioacuten tributaria vigente
Al efectuar la evaluacioacuten de la inversioacuten utilizando los supuestos indicados se puede sentildealar que la implementacioacuten de un SPB evaluado en un horizonte de 20 antildeos genera baja rentabilidad (del orden del 46) y una recuperacioacuten de Capital lenta (142 antildeos) lo que hace poco interesante la inversioacuten (ver Anexo 78)
Sin embargo considerando la generacioacuten de externalidades positivas las que se abordaraacuten con maacutes detalle en el capiacutetulo siguiente se ha considerado pertinente analizar escenarios que contemplen subsidio puacuteblico los que ademaacutes de rentabilizar
66
70 Vacas Antildeo 0 Antildeo 1 Antildeo 2 Antildeo 3 Antildeo 4 Antildeo 5 Antildeo 20Ingresos Ahorro lentildea $420000 $432600 $445578 $458945 $472714 $736473Excedentes $79040 $81411 $83854 $86369 $88960 $138597Beneficios Totales $499040 $514011 $529432 $545314 $561674 $875070 Costos Costo mantencioacuten -$200000 -$206000 -$212180 -$218545 -$225102 -$350701Valor residual $0 $0 $0 $0 $0 $1500000Inversioacuten inicial -$15000000 Subsdio $12692000 Aporte privado (a) -$2308000 Costos Totales -$200000 -$206000 -$212180 -$218545 -$225102 $1149299Flujo Neto -$2308000 $299040 $308011 $317252 $326769 $336572 $2024368Flujo Neto Acumulado $0 $299040 $607051 $924303 $1251072 $1587644 $9535317
Sensibilizacioacuten VANVAN 10 $1040075
VAN 12 $548052
VAN 15 $648
TIR 1500
Para el caso de la lentildea por ser un combustible de menor valor de mercado el aporte de capital maacuteximo efectuado por el inversionista para conseguir una rentabilidad del 15 es de $2308000 y el subsidio puacuteblico debe ser del orden del 85 de la Inversioacuten inicial con lo que se genera una recuperacioacuten del capital privado a los 69 antildeos
En la Tabla siguiente se realiza el ejercicio considerando la evaluacioacuten para la misma lecheriacutea del caso pero asumiendo que se utiliza como combustible a sustituir GLP
Tabla 27 Determinacioacuten del aporte privado y subsidio puacuteblico considerando sustitucioacuten de lentildea (TIR 15)
En el caso del GLP por
tratarse de un combustible
de mayor valor comercial que la
lentildea la sustitucioacuten posee un impacto
mayor en la disminucioacuten de los
costos
socialmente la inversioacuten desde el punto de vista del inversionista privado al disminuir su aporte a la inversioacuten inicial permite incrementar la rentabilidad de su capital y disminuir el periacuteodo de recuperacioacuten del mismo
En virtud de lo anterior y utilizando los mismos paraacutemetros de la evaluacioacuten realizada a continuacioacuten se presentan tres ejercicios de anaacutelisis de la rentabilidad del capital aportado por el inversionista para lo cual se incorporan diferentes niveles de subsidio puacuteblico de manera de hacer maacutes atractiva la inversioacuten privada tanto para casos de sustitucioacuten de lentildea como de GLP por ser combustibles representativos del consumo energeacutetico del segmento de productores analizados
(a) Corresponde al monto de inversioacuten al que el VAN se hace cero o se acerca a este valor
Fuente Elaboracioacuten propia(Ver anexo 78)
67
70 Vacas Antildeo 0 Antildeo 1 Antildeo 2 Antildeo 3 Antildeo 4 Antildeo 5 Antildeo 20Ingresos Ahorro GLP $98895000 $1018619 $1049177 $1080652 $1113072 $1734130Excedentes $79040 $81411 $83854 $86369 $88960 $138597Beneficios Totales $1067990 $1100030 $1133031 $1167022 $1202032 $1872727 Costos Costo mantencioacuten -$200000 -$206000 -$212180 -$218545 -$225102 -$350701Valor residual $0 $0 $0 $0 $0 $1500000Inversioacuten inicial -$15000000 Subsidio $8475000 Aporte privado (a) -$6525000 Costos Totales -$200000 -$206000 -$212180 -$218545 -$225102 $1149299Flujo Neto -$6525000 $867990 $894030 $920851 $948476 $976930 $3022026Flujo Neto Acumulado $0 $867990 $1762020 $2682870 $3631346 $4608277 $24823216
Sensibilizacioacuten VAN VAN 10 $2768871
VAN 12 $1469089
VAN 15 $1683
TIR 1500
Tabla 28 Determinacioacuten del aporte privado y subsidio puacuteblico considerando sustitucioacuten de GLP (TIR 15)
En el caso del GLP por tratarse de un combustible de mayor valor comercial que la lentildea la sustitucioacuten posee un impacto mayor en la disminucioacuten de los costos Esto permite efectuar un aporte de capital maacutes elevado y exigir al proyecto una rentabilidad al capital del 15 lo que para este caso en particular equivale a un aporte privado maacuteximo de $ 6525000 consiguiendo la recuperacioacuten del capital invertido en un periacuteodo de 69 antildeos Para tal efecto se requiere un subsidio puacuteblico miacutenimo del orden del 57 de la inversioacuten Inicial montos inferiores de subsidio generariacutean una rentabilidad del capital inferior al 15 exigido en este ejercicio
(a) Corresponde al monto de inversioacuten al que el VAN se hace cero o se acerca a este valor
Fuente Elaboracioacuten propia(Ver anexo 78)
En el siguiente ejercicio este mismo caso se sensibiliza considerando que existe un de subsidio menor al indicado previamente mostraacutendose la dependencia de este tipo de proyectos a los subsidios puacuteblicos para los SPB considerados en este estudio
68
Tabla 29 Determinacioacuten del aporte privado y subsidio puacuteblico considerando sustitucioacuten de GLP (TIR 10)
70 Vacas Antildeo 0 Antildeo 1 Antildeo 2 Antildeo 3 Antildeo 4 Antildeo 5 Antildeo 20Ingresos Ahorro GLP $98895000 $1018619 $1049177 $1080652 $1113072 $1734130Excedentes $79040 $81411 $83854 $86369 $88960 $138597Beneficios Totales $1067990 $1100030 $1133031 $1167022 $1202032 $1872727 Costos Costo mantencioacuten -$200000 -$206000 -$212180 -$218545 -$225102 -$350701Valor residual $0 $0 $0 $0 $0 $1500000Inversioacuten inicial -$15000000 Subsidio $5708000 Aporte privado (a) -$9292000 Costos Totales -$200000 -$206000 -$212180 -$218545 -$225102 $1149299Flujo Neto -$9292000 $867990 $894030 $920851 $948476 $976930 $3022026Flujo Neto Acumulado $0 $867990 $1762020 $2682870 $3631346 $4608277 $24823216
Sensibilizacioacuten VANVAN 10 $1871
VAN 12 -$1297911
VAN 15 -$2765317
TIR 1000
Al aplicar subsidios menores ademaacutes de incrementarse el aporte de capital privado la rentabilidad sobre el mismo disminuye Asiacute con niveles de subsidio a la inversioacuten inicial del orden del 38 para obtener una rentabilidad del 10 el aporte de capital debe ser de $9292000 extendieacutendose ademaacutes el periodo de recuperacioacuten hasta los 93 antildeos
Por uacuteltimo es necesario sentildealar que la sensibilizacioacuten realizada se acotoacute al tipo de caso sin embargo de acuerdo a experiencias instaladas en la zona sur de Chile este tipo de inversiones se rentabilizan mejor para los tramos de mayor cantidad de vacas donde existe una mayor generacioacuten de excedentes y se posibilita ademaacutes de la sustitucioacuten de energiacutea caloacuterica la generacioacuten de energiacutea eleacutectrica para autoabastecimiento
(a) Corresponde al monto de inversioacuten al que el VAN se hace cero o se acerca a este valor
Fuente Elaboracioacuten propia(Ver anexo 78)
Este tipo de inversiones se
rentabilizan mejor para los tramos de
mayor cantidad de vacas donde
existe una mayor generacioacuten de
excedentes y se posibilita ademaacutes
de la sustitucioacuten de energiacutea caloacuterica
la generacioacuten de energiacutea
eleacutectrica para autoabastecimiento
69
43 Externalidades y consideraciones para la evaluacioacuten social de un SPB
Para efectos de realizar el estudio de valorizacioacuten social o evaluacioacuten social de un proyecto de construccioacuten de un SPB es importante tener en cuenta que existen dos escenarios la situacioacuten sin proyecto y la situacioacuten con proyecto y la metodologiacutea seleccionada para su evaluacioacuten dependeraacute de quien efectuacutee la inversioacuten Si el financiamiento es privado se utilizaraacute la metodologiacutea de Costo-beneficio ahora si el financiamiento es de tipo puacuteblico seriacutea aconsejable realizarlo mediante la metodologiacutea de Costo-eficiencia El estudio social de eacuteste tipo de proyectos requiere de un anaacutelisis acabado distinto de la naturaleza de esta publicacioacuten razoacuten por la cual en este texto se considera de forma descriptiva una serie de externalidades positivas que la instalacioacuten de un SPB genera entre ellas
bull Disminucioacuten de oloresbull Disminucioacuten de vectores (insectos roedores etc)bull Disminucioacuten de la deforestacioacutenbull Menor emisioacuten de gas metano y disminucioacuten del efecto invernaderobull Control de malezasbull Estabilizacioacuten e higienizacioacuten de purines
Toda implementacioacuten de un SPB ademaacutes de generar ahorros energeacuteticos aporta beneficios que se desprenden de la naturaleza misma del proyecto y sus cualidades especiacuteficas bioloacutegicas
431 Disminucioacuten de olores y vectores
La disposicioacuten de los purines en los predios sin tratamiento genera olores que pueden durar varios diacuteas Esto eventualmente dependiendo de la cercaniacutea con poblados y otros predios puede generar problemas de convivencia con la comunidad los cuales podriacutean estar en desacuerdo con las emisiones de malos olores
Esto se debe principalmente a que se trata de materia orgaacutenica putrescible que genera compuestos derivados de la carga de microorganismos patoacutegenos presentes en los purines sin procesar
En base a la experiencia en los SPB que operan actualmente se ha determinado que la disposicioacuten en los campos de los purines tratados disminuyen significativamente los olores en comparacioacuten con purines frescos
432 Sustitucioacuten de lentildea menos deforestacioacuten
Debido a la generacioacuten de energiacutea de un SPB se puede sustituir diversas fuentes energeacuteticas y entre estas la lentildea constituye una fuente de energiacutea usada extensivamente por los pequentildeos agricultores quienes normalmente hacen fuego en calderas que a su vez calientan el agua con la cual realizan las labores de higiene de las herramientas y equipos de ordentildea La equivalencia energeacutetica seriacutea la siguiente
70
Un productor de 70 vacas consume unos 28 msup3 anuales La productividad sustentable de biomasa forestal (nativo) utilizada fue de 145 msup3 por hectaacuterea [28] Por lo tanto ahorrar 28 msup3 equivale a 187 ha de bosque no desforestado El ahorro de no cortar 187 ha equivale a poder vender en el mercado la lentildea ($15000 x 28=$420000) o bien no hacer uso del bosque y conservarlo
433 Menor emisioacuten de gas metano disminucioacuten del efecto invernadero
El uso de SPBs genera que el gas metano contenido en los purines sea procesado dentro de un espacio sellado para su posterior combustioacuten Se disminuyen los gases nocivos al reducir directamente la combustioacuten de lentildea y carboacuten para cocinar calentar agua calefaccionar o iluminar La combustioacuten del biogaacutes contribuye a la mitigacioacuten del calentamiento global ya que el principal constituyente del biogaacutes es el metano el cual su efecto invernadero es 21 veces maacutes contaminante que el dioacutexido de carbono CO2 Su combustioacuten es altamente recomendable pues la transformacioacuten de metano a CO2 en la combustioacuten baja en 21 veces el efecto invernadero por aacutetomo de carbono involucrado 434 Control de malezas
Los purines contienen semillas que no fueron desintegradas en el estoacutemago de los bovinos por lo cual si son dispuestos en las praderas sin procesar en un SPB estas semillas normalmente germinan y distribuyen nuevamente la maleza en el suelo haciendo maacutes difiacutecil el control por parte de los agricultores La presencia de maleza reduce la cantidad de especies nobles en las praderas destinadas a la alimentacioacuten animal disminuyendo su calidad nutritiva Con un SPB estas semillas son decantadas o descompuestas y se reduce casi totalmente su potencial de germinacioacuten final
435 Estabilizacioacuten e higienizacioacuten de purines
El principal peligro de disponer los purines frescos en un terreno agriacutecola son los agentes patoacutegenos que contiene la mezcla Sin embargo el proceso bioloacutegico de un SPB reduce significativamente la carga microbiana y de bacterias dependiendo de la temperatura y tiempo de retencioacuten Esto evita que los mismos animales se enfermen por consumir pasto o agua contaminada
436 Cumplimiento de normas medioambientales
Ante cualquier tipo de fiscalizacioacuten por parte de las autoridades sanitarias correspondientes La utilizacioacuten de un SPB fomenta indiscutiblemente el cumplimiento de las normas medioambientales
Contenido energeacutetico del biogaacutes 55Kwhmsup3 Equivalencia a GLP 1Kwh = 78gr Equivalencia en Petroacuteleo 1Kwh = 01 L Equivalencia en lentildea 1Kwh = 850 Kcal (dependiendo del tipo de bosque y humedad)
Tabla de equivalencia energeacutetica
71
En caso de estar bajo incumplimiento de la norma medioambiental de disposicioacuten de RILES y ser fiscalizado el predio por la autoridad competente las multas pueden llegar hasta los $50000000 (cincuenta millones de pesos)
437 Criterios de evaluacioacuten social
En la evaluacioacuten social de proyectos se identifican tres meacutetodos costo-beneficio costo-eficiencia y costo-efectividad La teacutecnica utilizada dependeraacute del tipo de proyecto y de queacute tan factible sea cuantificar los beneficios Para el anaacutelisis costo-beneficio el principal indicador utilizado es el valor actual neto social que no es otra cosa que el flujo de beneficios y costos sociales traiacutedos a valor presente descontados por la tasa social de descuento donde para la determinacioacuten de beneficios y costos sociales se utilizan los denominados ldquoprecios socialesrdquo La aplicacioacuten de este meacutetodo presupone que es posible identificar y cuantificar todos los beneficios relevantes asociados al proyecto lo que obviamente no es trivial
Es precisamente cuando esto no ocurre que se privilegian otras teacutecnicas aunque estas metodologiacuteas alternativas tambieacuten pueden ser aplicadas en contextos en que simplemente se opta por no medir los beneficios en el entendido que eacutestos de todos modos superaraacuten los costos Una posibilidad es el meacutetodo de costo-eficiencia donde el eacutenfasis se pone en medir adecuadamente el costo de proyectos alternativos con beneficios similares lamentablemente no es frecuente contar con otros proyectos estrictamente comparables lo que limita su aplicacioacuten adecuada y la metodologiacutea de Costo-Efectividad que actualmente no es utilizada en el Sistema Nacional de Inversiones (Agostini y Razmilic 2015)
72
73
Eliana Sotomayor
5 NORMATIVA APLICABLE A PROYECTOS DE GENERACIOacuteN DE BIOGAacuteS
74
El Sistema de Evaluacioacuten de
Impacto Ambiental (SEIA) es un
instrumento de gestioacuten ambiental
de caraacutecter preventivo
En Chile diversos oacuterganos de la Administracioacuten del Estado tienen competencias ambientales que dan lugar a permisos o pronunciamientos que deben ser obtenidos antes de emprender un proyecto de inversioacuten o modificar uno que esteacute en operacioacuten Desde marzo de 1994 existe en el paiacutes la Ley Ndeg 19300 sobre Bases Generales del Medio Ambiente que plantea entre otras cosas un Sistema de Evaluacioacuten de Impacto Ambiental (SEIA) el cual considera una serie de instrumentos de evaluacioacuten de caraacutecter preventivo respecto a las obras que se desarrollan en el territorio y el impacto que estas generan sobre el mismo De estos instrumentos posiblemente los maacutes importantes son el Estudio de Impacto Ambiental (EIA) y la Declaracioacuten de Impacto Ambiental (DIA) cuyas condiciones para el desarrollo de cada uno se sentildealan en el Articulo 10 y 11 de la ley respectivamente [38]
Sin embargo a pesar de toda la normativa vigente existe cierto desconocimiento respecto a si un proyecto o actividad debe someterse o no a dicho Sistema es por ello que se debe realizar previamente una Consulta de Pertinencia La pertinencia es la respuesta del oacutergano administrativo que aclara y determina cuaacutel es el procedimietnto legal para un proyecto Hay dos preguntas claves en materia ambiental La primera si el proyecto debe o no someterse al SEIA La segunda en caso que el proyecto deba ingresar al SEIA si debe hacerlo a traveacutes de una Declaracioacuten o de un Estudio de Impacto Ambiental [39]
Para el caso de sistemas agriacutecolas de menor tamantildeo cuya referencia se hace en este estudio la construccioacuten y funcionamiento de Sistemas Prediales de Biodigestioacuten presentan impactos menores a los que hace referencia el SEIA y generalmente se encuentran asociados a actividades ya existentes de manejo de residuos por lo cual no deben ingresar al SEIA y soacutelo requieran tramitar sus Permisos Ambientales Sectoriales (PAS) a traveacutes de los organismos vinculados a cada permiso
La magnitud de los potenciales impactos que pueda producir una planta de biogaacutes dependeraacute del tipo de sustratos utilizados (tipo de biomasa y su manejo) del tamantildeo de la planta (flujo de sustrato y digestato y cantidades almacenadas) y su cercaniacutea a centros poblados reservas de agua aacutereas protegidas o bienes ambientales en general[5] Es por ello que la normativa de caraacutecter ambiental y los PAS aplicables a un proyecto o actividad especiacutefico deben determinarse caso a caso siendo responsabilidad de cada titular evaluar su aplicacioacuten de acuerdo a las caracteriacutesticas y localizacioacuten del proyecto Para ello se hace fundamental realizar previamente la Consulta de Pertinencia
Sin perjuicio de lo anterior a continuacioacuten se sentildealan los PAS y las normativas ambientales que podriacutean aplicar para proyectos de generacioacuten produccioacuten y distribucioacuten de biogaacutes sentildealados en este estudio
De acuerdo al Nuevo Reglamento SEIA Decreto 402013 Titulo VII De los permisos y pronunciamientos ambientales sectoriales Permisos Ambientales Mixtos se deben considerar pertinentes los siguientes artiacuteculos[40]
- PAS 138 Aguas Servidas (ex PAS 91) Para la construccioacuten reparacioacuten modificacioacuten y ampliacioacuten de cualquier obra puacuteblica o particular destinada a la evacuacioacuten tratamiento o disposicioacuten final de desaguumles aguas servidas de cualquier naturaleza (artiacuteculo 138 RSEIA)
75
- PAS 139 RILEs (ex PAS 90) Para la construccioacuten reparacioacuten modificacioacuten y ampliacioacuten de cualquier obra puacuteblica o particular destinada a la evacuacioacuten tratamiento o disposicioacuten final de residuos industriales o mineros (artiacuteculo 139 RSEIA)
- PAS 140 Residuos (ex PAS 93) Para la construccioacuten reparacioacuten modificacioacuten y ampliacioacuten de cualquier planta de tratamiento de basuras y desperdicios de cualquier clase o para la instalacioacuten de todo lugar destinado a la acumulacioacuten seleccioacuten industrializacioacuten comercio o disposicioacuten final de basuras y desperdicios de cualquier clase (artiacuteculo 140 RSEIA)
En cuanto a las normativas ambientales pertinentes a proyectos de generacioacuten de biogaacutes en este estudio se consideran las siguientes
- Norma Chilena sobre Plantas de Digestioacuten Anaeroacutebica - Disentildeo y Operacioacuten (PRNCh3381) a mayo del 2016 se encuentra en proceso de estudio por parte del comiteacute teacutecnico Esta norma establece una clasificacioacuten para las plantas de digestioacuten anaeroacutebica de acuerdo a
- Tipo de materia prima [5] Materias primas de residuos de animales que requieren proceso de higienizacioacuten Materias primas provenientes de residuos vegetales que no requieren proceso de higienizacioacuten
- Tipo de fermentacioacuten empleada
Fermentacioacuten seca los procesos de fermentacioacuten seca generan biogaacutes y el digestato que puede ser aplicado como mejorador de suelos
Fermentacioacuten liacutequida Los procesos de fermentacioacuten liacutequida generan junto con el biogaacutes un efluente que se debe descargar al alcantarillado o a aguas superficiales Ademaacutes determina el tamantildeo de la planta Pequentildeas plantas de digestioacuten anaeroacutebica con una potencia instalada menor o igual a 60kw Plantas medianas de digestioacuten anaeroacutebica con una potencia instalada mayor a 60kw y menor o igual a 300kw Grandes plantas de digestioacuten anaeroacutebica con una capacidad instalada mayor a 300kw
- Norma Teacutecnica de Calidad del Digestato (NCh33752015) La norma sobre disentildeo y operacioacuten de plantas de digestioacuten anaeroacutebica establece que es indispensable para su aplicacioacuten el reconocimiento de esta norma Su vigencia se inicia el 27082015 y tiene por objetivo establecer los requisitos de calidad de los productos obtenidos a partir del proceso de digestioacuten anaeroacutebica (digestato) para su aplicacioacuten en suelos y el tipo de sustrato que puede ser sometido a eacuteste proceso
En cuanto a la seguridad de instalaciones de biogaacutes actualmente no existe una normativa oficial en Chile hasta la fecha soacutelo se ha presentado un documento a consulta puacuteblica para la aprobacioacuten del reglamento Este reglamento espera ser promulgado el 2017 y establece los requisitos miacutenimos de seguridad que deberaacuten cumplir las instalaciones de biogaacutes cuya produccioacuten es con fines energeacuteticos en las etapas de disentildeo construccioacuten operacioacuten mantenimiento reparacioacuten modificacioacuten
Norma Teacutecnica de Calidad
del Digestato (NCh33752015)
La norma sobre disentildeo y operacioacuten de plantas
de digestioacuten anaeroacutebica
establece que es indispensable
para su aplicacioacuten el
reconocimiento de eacutesta
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inspeccioacuten y teacutermino definitivo de operaciones En este documento auacuten en traacutemite de aprobacioacuten se expresa la distancia miacutenima que debe existir entre las edificaciones y equipos Determina tambieacuten los paraacutemetros de seguridad de acuerdo al tamantildeo de las instalaciones el cual se encuentra definido en la normativa respectiva (PRNCh3381) Ademaacutes establece que en el disentildeo y construccioacuten se debe tener en cuenta el uso de materiales adecuados para el manejo del biogaacutes la proteccioacuten de tuberiacuteas la limpieza del gas y la hermeticidad del proceso entre otros [31]
Finalmente se describen los procedimientos para determinar la composicioacuten del gas donde el porcentaje miacutenimo vv de metano es de 50 Ademaacutes se indica que se debe mantener registro de las composiciones y documentacioacuten de respaldo Tambieacuten el reporte de accidentes e incidentes que se debe realizar en a lo menos 24 hr donde se solicita un informe con un plazo de 30 diacuteas para instalaciones medianas y grandes [30]
Cabe destacar que estas medidas de seguridad estaacuten en proceso de modificacioacuten por lo que es indispensable determinar la normativa actualizada por cumplir en el momento que se realice el proyecto de biogaacutes ademaacutes de tener en cuenta que en Chile se estaacute en proceso de desarrollo de la normativa En la tabla 30 a continuacioacuten se revisan algunas de las especificaciones legales que actualmente son aplicables a proyectos de biogaacutes [31]
77
Tabla 30 Especificaciones legales que actualmente son aplicables a proyectos de biogaacutes
Etapa de produccioacuten
Produccioacuten
Almacenamiento
Tratamiento depuracioacuten
Transporte-distribucioacuten
Uso en instalaciones fijas
Existente aplicableLey 18410 (Gasobtencioacuten y produccioacuten distribucioacuten de energiacutea eleacutectrica) DFL 3231931 (Ley de servicios de Gas) Art 41 Art 48 1357 y 8 Art 53 sanciones Art55 (medidas cautelares de seguridad) DSS 59499 (condiciones sanitarias y ambientales de trabajo)
Ley 18410 (Gasobtencioacuten y produccioacuten distribucioacuten de energiacutea eleacutectrica) DSE 672004 (Reglamento de servicio de gas de red) DSS-59499 (condiciones sanitarias y ambientales de trabajo)
DSS 59499 (condiciones sanitarias y ambientales de trabajo)
DSE-2802009 (Reglamento de seguridad para el transporte y distribucioacuten de gas de red) DSE 672004 (Reglamento de servicio de gas de red) DSS 59499 (Condiciones sanitarias y ambientales de trabajo)
DSE-19195 (Reglamento de instaladores de gas) DSE-29805 (reglamento para la certificacioacuten de productos eleacutectricos y combustibles) OC-643302 DSS 59499 (Condiciones sanitarias y ambientales de trabajo)
DST-21191 (Normas sobre emisiones de vehiacuteculos motorizados Livianos) DST 5494 (Normas de emisioacuten aplicables a vehiacuteculos motorizados medianos) NCh 3213 Of 2010 (biometano ndash especificaciones) DSS 59499 (condiciones sanitarias y ambientales de trabajo)
Normativa auacuten sin referenciar al biogaacutesDFL 32331 Art 10 (ubicacioacuten plantas y gasoacutemetros)
DFL 32331 Art 10 (ubicacioacuten plantas y gasoacutemetros)
NCh2264Of2009 (Gas natural - especificaciones) NCh 3213Of2010 (biometano ndash especificaciones)
DSE-662007 (Reglamento de instalaciones interiores y medidores de gas) RE 207609 (Protocolos para la certificacioacuten inspeccioacuten perioacutedica y verificacioacuten de la conversioacuten de instalaciones interiores de gas) RE-125009 (Procedimiento para la autorizacioacuten y control de entidades de certificacioacuten de instalaciones interiores de Gas)RE-36808 (Declaracioacuten de instalacioacuten de centrales teacutermicas)
DST-5588 (Normas de emisioacuten aplicables a vehiacuteculos motorizados pesados) DST-21191(Normas sobre emisiones de Vehiacuteculos motorizados livianos) RE-6500 (Certificacioacuten de vehiacuteculos a gas Subsecretariacutea de Transporte)
Uso en vehiacuteculos motorizados
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79
6 CONCLUSIONES GENERALES
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Del presente estudio exploratorio se desprende que el potencial para generar biogaacutes con residuos orgaacutenicos del sector agropecuario en la Regioacuten de los Riacuteos es auspicioso y representa una oportunidad para aportar y al mismo tiempo diversificar la matriz energeacutetica de la regioacuten asiacute como para contribuir en la gestioacuten de residuos del sector avanzando en las metas regionales de sustentabilidad
La produccioacuten de biogaacutes constituye para la regioacuten una alternativa teacutecnica y socialmente valiosa como solucioacuten a la dependencia en el uso de combustibles foacutesiles y del recurso bosque nativo para la obtencioacuten de lentildea Existen hoy en diacutea proyectos exitosos en desarrollo y alternativas tecnoloacutegicas que funcionan dentro de las condiciones ambientales de la Regioacuten adaptaacutendose a los requerimientos y capacidad de los distintos recursos disponibles e instalaciones agropecuarias existentes
De acuerdo a las estimaciones realizadas en el presente estudio la digestioacuten anaeroacutebica de residuos de la agroindustria de la regioacuten presenta un potencial de produccioacuten de biogaacutes cercano a los 403 millones de msup3antildeo equivalentes a 242000 GWh de energiacutea bruta
Los principales sustratos corresponden a 53 la industria del queso (suero) 23 a lecheriacuteas (purines) y 18 a ferias ganaderas (estieacutercol-puriacuten)
En teacuterminos de la sustitucioacuten de energiacutea caloacuterica en base a lentildea la generacioacuten de calor potencial equivale al calor entregado por 104500 msup3 de lentildea (usando eficiencia de estufa de doble caacutemara) o bien a 18000 toneladas de gas licuado Esto es significativo dado que equivale al 6 del consumo actual de lentildea en la Regioacuten de Los Riacuteos
Respecto a la generacioacuten de energiacutea eleacutectrica y considerando el total teoacuterico regional correspondiente al 100 del biogaacutes utilizado en sistemas de cogeneracioacuten el potencial eleacutectrico maacuteximo corresponderiacutea a 80600 MWh o el equivalente a una potencia constante de 92 MW lo que equivale al 146 del consumo regional Esta cogeneracioacuten entregariacutea 96700 GWh como calor residual aprovechable
Conclusiones
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En relacioacuten al potencial de cambios tecnoloacutegicos innovadores la adopcioacuten de biodigestores domiciliarios en el territorio rural en conjunto con el uso de cocinas a biogaacutes especialmente en el aacutembito de la agricultura familiar campesina se vislumbra como una prometedora tecnologiacutea que podriacutea disminuir de manera importante la demanda de lentildea GLP o electricidad para cocinar permitiendo mejorar ciertos estaacutendares de comodidad y al mismo tiempo optimizar la gestioacuten de residuos orgaacutenicos tanto agropecuarios como domeacutesticos ademaacutes de su contribucioacuten a la conservacioacuten del bosque nativo
Respecto a las externalidades positivas no fue posible cuantificarlas por falta de informacioacuten y estudios regionales al respecto sin embargo se mencionan y describen como parte de este estudio Aun asiacute se destaca la importancia de avanzar en la estimacioacuten del impacto social y ambiental para favorecer su aprobacioacuten por parte de la comunidad rural y los tomadores de decisiones involucrados
Bajo las condiciones y valores de inversioacuten actual (que no considera las externalidades positivas) y seguacuten el anaacutelisis econoacutemico realizado a 20 antildeos no resulta econoacutemicamente atractivo la instalacioacuten de un SPB en los distintos segmentos estudiados De acuerdo al anaacutelisis realizado y en consideracioacuten a las externalidades identificadas las alternativas analizadas sugieren escenarios donde se justificariacutea la aplicacioacuten de subsidios Sin embargo se requiere profundizar dichos anaacutelisis considerando las diversas situaciones productivas y tecnoloacutegicas existentes asiacute como diferentes opciones de financiamiento tales como postulacioacuten a proyectos programas o subsidios puacuteblicos de asociaciones gremiales incentivos asociativos entre otros
Finalmente el resultado de este estudio permitiraacute a agricultores teacutecnicos y profesionales del aacutembito puacuteblico y privado contar con un documento de consulta que contiene informacioacuten detallada del potencial de biogaacutes disponible a partir de los residuos generados por la actividad agroindustrial en la regioacuten abriendo importantes posibilidades a la generacioacuten de energiacutea limpia no contaminante y de mayor eficiencia energeacutetica con el consiguiente aporte al desarrollo sustentable de la actividad agropecuaria en la Regioacuten de Los Riacuteos
82
7 ANEXOS
71 Anaacutelisis comparativo entre puriacuten crudo y digestadoComparacioacuten de contenido nutricional
A continuacioacuten se presenta un anaacutelisis comparativo del contenido nutricional de purines previo y posterior al paso por un biodigestor
Anaacutelisis del puriacuten sin biodigestioacuten
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Anaacutelisis del puriacuten con biodigestioacuten
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72 Anaacutelisis de residuos de fosas seacutepticas tratados con biodigestioacutenA continuacioacuten se presenta un anaacutelisis de un digestato cuya biomasa de entrada incluyoacute aguas servidas Puede apreciarse que los patoacutegenos se encuentran disminuidos estando por debajo del liacutemite de deteccioacuten
85
Paraacutemetro Flujo residuos sup1 Total sup2 Total sup2 (msup3 diacutea sup1 ) (kg MS diacutea sup1 ) (ton MS antildeo sup1 ) DBO5 2064 75327Soacutelidos Suspendidos 650 1194 436Aceites y Grasas 407 149TOTAL 1601 585
73 Caacutelculo de potenciales de biomasa y energiacutea731 Datos referenciados
Tabla 31 Potencial de produccioacuten de biogaacutes por animal [32]
Sustrato MS ()[33] MOS()[34] Rdto biogaacutes (msup3t MOS] [34] Contenido CH4 (vol )[34]
Suero 6 80 95 800 950 60 80
Tabla 32 Materia seca materia orgaacutenica rendimiento de biogaacutes y contenido de metano para el suero de leche
Tabla 33 Generacioacuten diaria y anual de residuos en materia seca expresados en kg por diacutea y toneladas por antildeo para FRIVAL
Fuente sup1Datos presentados por la planta en el SEIA (2005) y 2Altaner (2009)
Fuente Elaboracioacuten propia
Fuente Deublein D and Steinhauser A (eds) (2008) Gas Preparation in Biogas from Waste and Renewable Resources An Introduction Wiley-VCH Verlag GmbH amp Co KGaA Weinheim Germany doi 1010029783527621705ch3f
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Tabla 34 Valores de DBO5 soacutelidos suspendidos totales y aceites y grasas presentes en los RILes generados en la planta FRIVAL
Paraacutemetro Promedio ponderado (mg L sup1 ) Promedio ponderado (kg mmacrsup3 ) Carga maacutexima diaria (kg diacutea )DBO5 3175 3175 1515Soacutelidos Suspendidos 1837 1837 876Aceites y Grasas 626 0626 299
Paraacutemetro Flujo residuos sup1 Total sup2 Total sup2 (msup3 antildeo sup1) (kg antildeo sup1) (ton antildeo sup1)Soacutelidos Suspendidos 12031 22101 221Aceites y Grasas 7531 75TOTAL 29632 296
Fuente SEIA (2005)
Tabla 35 Volumen y materia seca de residuos generados por planta FRIGOBAL al antildeo
Fuente sup1 Vermehren [19] en base a SISS (2012) y sup2 Declaracioacuten de impacto ambiental planta FRIVAL [24]
732 Encuestas y entrevistas a actores relevantes
Se realizaron encuestas y entrevistas a productores de los rubros analizados con el propoacutesito de conocer la capacidad de generacioacuten de residuos y la demanda energeacutetica de sus procesos productivos
Ademaacutes se realizaron entrevistas formales a los expertos de diferentes sectores tanto empresas consultores privados sector acadeacutemico e instituciones gubernamentales entre otras que permitieron tener una visioacuten global de los diferentes sistemas productivos analizados en este estudio
733 Encuesta productores de leche (Segmento de 0-10 vacas en ordentildea)
Predio 1
El predio se encuentra ubicado en el sector de Choroico a 14 km de la comuna de Riacuteo Bueno La superficie total es de 10 heacutectareas de las cuales 7 corresponden a la unidad de negocio lecheriacutea y 3 son destinadas a la crianza de terneros La empresa cuenta con un equipo de ordentildea de 2 unidades no posee liacutenea de leche y no posee estanque enfriador Entrega en tarro
La raza predominante es Overo Colorado posee 8 vacas masas 5 vacas en ordentildea y 3 vacas secas Realiza dos ordentildeas al diacutea Los meses de mayo a septiembre no ordentildea Durante la temporada 2014 entregoacute 7300 litros de leche Las vacas estaacuten en promedio 3 horas en el patio de espera
Predio 2
El predio se encuentra ubicado en el sector de Cayurruca a 24 km de la comuna de Riacuteo Bueno La superficie total es de 20 hectaacutereas siendo la totalidad de la superficie destinada al rubro de leche 15 hectaacutereas corresponden a la unidad de negocio lecheriacutea y 5 corresponden a la unidad de negocio crianza La empresa cuenta con un equipo de ordentildea de 2 unidades no posee liacutenea de leche y cuenta con un estanque enfriador de 650 litros Realiza dos ordentildeas al diacutea
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La raza predominante del rebantildeo es Overo Negro y Holstein fresian El total de vaca masa es de 16 y tiene en ordentildea un promedio anual de 8 Posee 4 vacas secas
Durante la temporada 2014 Bruno entregoacute 35946 litros a planta No ordentildeoacute durante los meses de julio y agosto Las vacas estaacuten en promedio 4 horas en el patio de espera No tiene pozo purinero
734 Encuesta productores de leche (Segmento de 10-25 vacas en ordentildea)
Predio 1El predio se encuentra ubicado en el sector de Choroico a 20 kiloacutemetros de la comuna de Riacuteo Bueno La superficie total del predio es de 39 hectaacutereas de las cuales 20 estaacuten destinadas al rubro de la leche De eacutestas 13 hectaacutereas corresponden a la unidad de negocio lecheriacutea y 7 a la unidad de negocio crianza La empresa cuenta con un equipo de ordentildea de 2 unidades no posee liacutenea de leche y no posee tanque enfriador La sentildeora Alicia entrega leche en tarro
La raza de su rebantildeo es Overo Negro y Overo Colorado El total de vacas masas es de 29 y tiene un promedio de 24 vacas en ordentildea En promedio al antildeo tiene 6 vacas secas y 19 terneros Realiza 2 ordentildeas Durante la temporada 2014 la sentildeora Alicia comercializoacute un total de 78720 litros de leche En promedio las vacas estaacuten 4 horas en el patio de espera
Predio 2El predio se encuentra ubicado en el sector de Futahuente a 50 kiloacutemetros de la ciudad de Riacuteo Bueno La superficie total del predio es de 21 hectaacuterea de las cuales 15 corresponden a la unidad de negocio lecheriacutea y 5 a la unidad crianza La empresa cuenta con un equipo de ordentildea de 4 unidades posee liacutenea de leche y estanque enfriador de 570 litros
La raza predominante del rebantildeo lechero es Jersey Overo Negro y Overo Colorado El total de vacas masa son 20 en ordentildea tiene 16 y 4 vacas secas en promedio al antildeo
Realiza dos ordentildeas La produccioacuten de leche durante la temporada 2014 fue de 76830 litros En promedio las vacas estaacuten 4 horas en el patio de espera
735 Encuesta productores de leche (Segmento de 50-100 vacas en ordentildea)
Predio 1El predio se encuentra ubicado en el sector de Folilco a 35 kiloacutemetros de la comuna de Riacuteo Bueno La superficie total es de 342 hectaacutereas propias y 26 arrendadas
La superficie destinada al rubro de leche es de 602 hectaacutereas de las cuales 442 corresponden a la unidad de negocio lecheriacutea y 16 a la unidad de negocio crianza La empresa cuenta con un equipo de ordentildea de 6 unidades posee liacutenea de leche y estanque enfriador de 2400 litros
La raza predominante del rebantildeo lechero es Overo Colorado El total de vacas masa es de 117 de las cuales 84 estaacuten en ordentildea El nuacutemero de vacas secas en promedio son 31 Las vacas se encuentran en el patio de espera 4 horas aproximadamente Siacute posee pozo purinero
88
74 Encuesta ferias de ganado741 Encuesta Tattersall de Riacuteo Bueno
bull Capacidad maacutexima de cabezas en la feria 2500 cabezas promediobull Cantidad promedio de cabezas que existen en un determinado tiempo en el recinto Esta informacioacuten aparece en la paacutegina
web de la feria
bull Porcentaje de tipo de animales (vaquilla novillo bueyes etc) en un determinado periacuteodo de tiempo Esta informacioacuten aparece en la paacutegina web de la feria
bull Permanencia promedio de animales en el recinto Los animales pueden permanecer simplemente 2 a 3 horas como miacutenimo y como maacuteximo 48 horas Pero lo normal es que el animal se encuentre en el recinto aproximadamente 24 horas
742 Procedimiento para deshacerse de los desechos (bostas y purines)
bull Bostas Despueacutes de ponerle aserriacuten a los corrales las bostas son extraiacutedas con pala y trasladadas con carretilla a un lugar especiacutefico del recinto para que luego semanalmente sean trasladadas a Curarrehue
bull Purines (Juan Carrasco) Los purines despueacutes del manguereo y tambieacuten con ayuda de la pendiente llegan a los desaguumles los cuales estaacuten proacuteximos a los corrales para posteriormente ser conducidos a una planta procesadora que realiza un filtrado separando los soacutelidos de los liacutequidos Los soacutelidos son trasladados al recinto donde son acumuladas las bostas y los liacutequidos caen en el alcantarillado
743 Cantidad promedio de desechos (bostas y purines) en un determinado tiempo
bull Desechos soacutelidos Potencialmente 4000 Kg a 6000kg
bull Desechos liacutequidos No tienen cifras especiacuteficas ya que son desprendidos en el alcantarillado
744 Encuesta FEGOSA Paillaco (Carlos Rocha)
bull Capacidad maacutexima de cabezas en la feria 1700 cabezas promedio
bull Cantidad promedio de cabezas que existen en un determinado periodo de tiempo en el recinto Esta informacioacuten aparece en la paacutegina web de la feria
bull Porcentaje de tipo de animales (vaquilla novillo bueyes etc) en un determinado periodo de tiempo Esta informacioacuten aparece en la paacutegina web de la feria
bull Permanencia promedio de animales en el recinto Los animales pueden irse de inmediato o permanecer como maacuteximo 48 horas Pero lo normal es que el animal se encuentre en el recinto aproximadamente 24 horas
745 Procedimiento para deshacerse de los desechos (bostas y purines)
bull Bostas Despueacutes de ponerle aserriacuten a los corrales las bostas son extraiacutedas con pala y trasladadas con carretilla a un lugar especiacutefico del recinto para que luego semanalmente sean trasladadas a Curarrehue
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bull Purines Los purines despueacutes del manguereo y tambieacuten con ayuda de la pendiente llegan a los desaguumles los cuales estaacuten proacuteximos a los corrales Posteriormente son conducidos a 2 pozos purineros de capacidad de 10000 litros cada uno Una vez llenos son traslados por un camioacuten de FEROSOR a una planta procesadora en Puerto Montt
746 Cantidad promedio de desechos (bostas y purines) en un determinado tiempo
bull Desechos soacutelidos Potencialmente 3000 Kg a 4000kg bull Desechos purines Potencialmente 20000 litros entre 1 a 2 semanas tendriacutea que ser trasladado por FEROSOR
75 Entrevista criaderos de aves751 Agriacutecola y aviacutecola ciudad de Valdivia La Aviacutecola se dedica a la venta de insumos agriacutecolas y a la venta de aves de carne y ponedoras El criadero se encuentra ubicado en las dependencias comerciales de la aviacutecola La capacidad maacutexima del recinto es de aproximadamente 2000 aves El mayor porcentaje de su produccioacuten estaacute orientado a la venta de pollos Broiler los que promedian el 80 del total Ademaacutes se comercializan gallinas y patos los cuales promedian 12 y 8 respectivamente
El mayor problema que presenta la aviacutecola en el proceso productivo es la calefaccioacuten de la sala donde se mantienen las aves El duentildeo de la empresa sentildeala que cuando iniciaron el negocio se usaban laacutemparas incandescentes a petroacuteleo pero con los antildeos las nuevas tecnologiacuteas y el cambio en la valorizacioacuten de los combustibles ha favorecido el uso de la calefaccioacuten en base a energiacutea eleacutectrica Actualmente el costo promedio mensual en electricidad para calefaccionar la sala de mantenimiento de las aves fluctuacutea entre los $400000 a los $500000 pesos
La empresa proyecta establecer caacutemaras incubadoras por lo cual estima que su consumo de energiacutea eleacutectrica aumentaraacute en un 20
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76 Entrevista productores de quesoNelson Pizarro Lago Ranco sector Huaimen (Ayudante del productor Juan Pizarro)
Sectores de ventaEn ferias de Corral Valdivia y Lago Ranco
Precio de venta del queso$4400kiloiquestSe dedica soacutelo a la produccioacuten de quesoSolamente queseriacuteaiquestCompra la leche o tiene sus propias vacasCompro la leche trabajando aproximadamente 1200 litros diariosiquestCuantos kilos de queso produce en un determinado tiempo150 kg ndash 140 kg de queso diario (15 quesos)iquestCuantos litros de suero produce en un determinado tiempo8 litros por kilo de quesoiquestDiariamente se produce 800-900 litros de sueroSe desprende aproximadamente el 80 del total de la lecheiquestLa calidad de la leche afecta a la produccioacuten de sueroSiacute afecta Cuando la leche es maacutes gruesa se desprende entre un 60 a un 70 del total de la lecheNatalia Unioacuten Lago Ranco sector CayurrucaSectores de ventaEn ferias de Valdivia y Lago Ranco
Precio de venta del queso$3500kiloiquestSoacutelo se dedica a la produccioacuten de quesoSolamente queseriacuteaiquestCompra la leche o tiene sus propias vacasCompro la leche trabajando aproximadamente 800 litros diariosiquestCuaacutentos kilos de queso produce en un determinado tiempo90 kg a 100 kg de queso diario (10 quesos)iquestCuaacutentos litros de suero produce en un determinado tiempo8 a 9 litros por kilo de quesoiquestDiariamente se produce 500 a 600 litros de sueroSe desprende aproximadamente entre 80 iquestLa Calidad de la leche afecta a la produccioacuten de sueroSi afecta cuando la leche es maacutes gruesa se desprende un 70 del total de la leche
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77 Encuesta industria cervezaSe realizaron entrevistas a 4 cerveceriacuteas artesanales de la Regioacuten todas localizadas en Valdivia Las cerveceriacuteas fueron
bull Cuello Negrobull 3 Puentesbull JBellobull El Growler
En general la entrevista recopiloacute los datos teacutecnico-productivos necesarios para la estimacioacuten del potencial de produccioacuten de biogaacutes de cada cerveceriacutea Adicionalmente se consultoacute sobre los planes de expansioacuten y la visioacuten de crecimiento del sector en el corto y mediano plazo
Al respecto Cerveza Cuello Negro pretende duplicar su produccioacuten en un plazo de aproximadamente dos antildeos El resto de las cerveceriacuteas consultadas si bien expresaron intensiones y visioacuten optimista respecto de su expansioacuten no especificaron metas o cantidades
Consultadas sobre su visioacuten acerca del potencial de crecimiento del sector cervecero artesanal Cristiaacuten Olivares de Cuello Negro afirmoacute que es virtualmente indefinido ldquoLa cerveza artesanal considerando Kunstmann y Kross acapara aproximadamente un 2 del mercado Considerando que en USA es del 15 la posibilidades de crecimiento son muy grandesrdquo destacoacute Misma opinioacuten expresoacute Javier Bello de Cerveza JBello ldquoLa cerveceriacutea artesanal tiene mucho potencial le estaacute quitando volumen a la cerveceriacutea industrial que hoy tiene maacutes del 90 del mercado Asiacute que son miles y miles de litrosrdquo enfatizoacute el emprendedor Finalmente Joel Driver de Cerveceriacutea El Growler tambieacuten considera que el potencial de crecimiento es enorme ldquoEn USA hay cerveceriacuteas artesanales que producen 20 veces lo que produce Kunstmann El mercado de USA igual es gigante pero aquiacute falta mucho todaviacutea tanto en la Regioacuten como en el paiacutes En ese sentido considerando el bajo porcentaje de las artesanales en el mercado de las cervezas cuesta mucho ponerse un liacutemiterdquo explicoacute
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Tabla 36
Sensibilizacioacuten VANVAN 10 -$5706129VAN 12 -$7005911VAN 15 -$8473317TIR 460
Fuente Elaboracioacuten propia
Caso 70 Vacas Antildeo 0 Antildeo 1 Antildeo 2 Antildeo 3 Antildeo 4 Antildeo 5 Antildeo 6 Antildeo 7 Antildeo 8 Antildeo 9 Antildeo 10 Antildeo 11 Antildeo 12 Antildeo 13 Antildeo 14 Antildeo 15 Antildeo 16 Antildeo 17 Antildeo 18 Antildeo 19 Antildeo 20Ingresos Ingresos Ahorro lentildea $420000 $432600 $445578 $458945 $472714 $486895 $501502 $516547 $532043 $548005 $564445 $581378 $598820 $616784 $635288 $654346 $673977 $694196 $715022 $736473Excedentes $79040 $81411 $83854 $86369 $88960 $91629 $94378 $97209 $100126 $103129 $106223 $109410 $112692 $116073 $119555 $123142 $126836 $130641 $134560 $138597Beneficios Totales $499040 $514011 $529432 $545314 $561674 $578524 $595880 $613756 $632169 $651134 $670668 $690788 $711512 $732857 $754843 $777488 $800813 $824837 $849582 $875070 Costos Costo mantencioacuten -$200000 -$206000 -$212180 -$218545 -$225102 -$231855 -$238810 -$245975 -$253354 -$260955 -$268783 -$276847 -$285152 -$293707 -$302518 -$311593 -$320941 -$330570 -$340487 -$350701Valor residual $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $1500000Inversioacuten inicial -$15000000 Subsdio $12692000 Aporte privado -$2308000 Costos Totales -$200000 -$206000 -$212180 -$218545 -$225102 -$231855 -$238810 -$245975 -$253354 -$260955 -$268783 -$276847 -$285152 -$293707 -$302518 -$311593 -$320941 -$330570 -$340487 $1149299Flujo Neto -$2308000 $299040 $308011 $317252 $326769 $336572 $346669 $357069 $367781 $378815 $390179 $401885 $413941 $426360 $439150 $452325 $465895 $479871 $494268 $509096 $2024368Flujo Neto Acumulado $0 $299040 $607051 $924303 $1251072 $1587644 $1934313 $2291383 $2659164 $3037979 $3428158 $3830043 $4243985 $4670344 $5109494 $5561819 $6027714 $6507585 $7001853 $7510948 $9535317
Caso 70 Vacas Antildeo 0 Antildeo 1 Antildeo 2 Antildeo 3 Antildeo 4 Antildeo 5 Antildeo 6 Antildeo 7 Antildeo 8 Antildeo 9 Antildeo 10 Antildeo 11 Antildeo 12 Antildeo 13 Antildeo 14 Antildeo 15 Antildeo 16 Antildeo 17 Antildeo 18 Antildeo 19 Antildeo 20Ingresos Ahorro GLP $98895000 $1018619 $1049177 $1080652 $1113072 $1146464 $1180858 $1216284 $1252772 $1290355 $1329066 $1368938 $1410006 $1452306 $1495876 $1540752 $1586974 $1634584 $1683621 $1734130Excedentes $79040 $81411 $83854 $86369 $88960 $91629 $94378 $97209 $100126 $103129 $106223 $109410 $112692 $116073 $119555 $123142 $126836 $130641 $134560 $138597Beneficios Totales $1067990 $1100030 $1133031 $1167022 $1202032 $1238093 $1275236 $1313493 $1352898 $1393485 $1435289 $1478348 $1522698 $1568379 $1615431 $1663894 $1713810 $1765225 $1818181 $1872727 Costos Costo mantencioacuten -$200000 -$206000 -$212180 -$218545 -$225102 -$231855 -$238810 -$245975 -$253354 -$260955 -$268783 -$276847 -$285152 -$293707 -$302518 -$311593 -$320941 -$330570 -$340487 -$350701Valor residual $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $1500000Inversioacuten inicial -$15000000 Subsidio $5708000 Aporte privado -$9292000 Costos Totales -$200000 -$206000 -$212180 -$218545 -$225102 -$231855 -$238810 -$245975 -$253354 -$260955 -$268783 -$276847 -$285152 -$293707 -$302518 -$311593 -$320941 -$330570 -$340487 $1149299Flujo Neto -$9292000 $867990 $894030 $920851 $948476 $976930 $1006238 $1036425 $1067518 $1099544 $1132530 $1166506 $1201501 $1237546 $1274673 $1312913 $1352300 $1392869 $1434655 $1477695 $3022026Flujo Neto Acumulado $0 $867990 $1762020 $2682870 $3631346 $4608277 $5614515 $6650941 $7718459 $8818003 $9950533 $11117039 $12318540 $13556086 $14830759 $16143671 $17495971 $18888841 $20323496 $21801191 $24823216
Sensibilizacioacuten VANVAN 10 $1040075VAN 12 $548052VAN 15 $648TIR 1500
Sensibilizacioacuten VANVAN 10 $1871VAN 12 -$1297911VAN 15 -$2765317TIR 1000
FLUJO FINANCIERO SIN SUBSIDIO EN BASE A GLP
FLUJO FINANCIERO CON SUBSIDIO (85) EN BASA A LENtildeA
Caso 70 Vacas Antildeo 0 Antildeo 1 Antildeo 2 Antildeo 3 Antildeo 4 Antildeo 5 Antildeo 6 Antildeo 7 Antildeo 8 Antildeo 9 Antildeo 10 Antildeo 11 Antildeo 12 Antildeo 13 Antildeo 14 Antildeo 15 Antildeo 16 Antildeo 17 Antildeo 18 Antildeo 19 Antildeo 20Ingresos Ahorro GLP $98895000 $1018619 $1049177 $1080652 $1113072 $1146464 $1180858 $1216284 $1252772 $1290355 $1329066 $1368938 $1410006 $1452306 $1495876 $1540752 $1586974 $1634584 $1683621 $1734130Excedentes $79040 $81411 $83854 $86369 $88960 $91629 $94378 $97209 $100126 $103129 $106223 $109410 $112692 $116073 $119555 $123142 $126836 $130641 $134560 $138597Beneficios Totales $1067990 $1100030 $1133031 $1167022 $1202032 $1238093 $1275236 $1313493 $1352898 $1393485 $1435289 $1478348 $1522698 $1568379 $1615431 $1663894 $1713810 $1765225 $1818181 $1872727 Costos Costo mantencioacuten -$200000 -$206000 -$212180 -$218545 -$225102 -$231855 -$238810 -$245975 -$253354 -$260955 -$268783 -$276847 -$285152 -$293707 -$302518 -$311593 -$320941 -$330570 -$340487 -$350701Valor residual $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $1500000Inversioacuten inicial -$15000000 Subsidio $0 Aporte privado -$15000000 Costos Totales -$200000 -$206000 -$212180 -$218545 -$225102 -$231855 -$238810 -$245975 -$253354 -$260955 -$268783 -$276847 -$285152 -$293707 -$302518 -$311593 -$320941 -$330570 -$340487 $1149299Flujo Neto -$15000000 $867990 $894030 $920851 $948476 $976930 $1006238 $1036425 $1067518 $1099544 $1132530 $1166506 $1201501 $1237546 $1274673 $1312913 $1352300 $1392869 $1434655 $1477695 $3022026Flujo Neto Acumulado $0 $867990 $1762020 $2682870 $3631346 $4608277 $5614515 $6650941 $7718459 $8818003 $9950533 $11117039 $12318540 $13556086 $14830759 $16143671 $17495971 $18888841 $20323496 $21801191 $24823216
FLUJO FINANCIERO PRIVADO CON SUBSIDIO (38) EN BASE A GLP
78 Anaacutelisis Econoacutemico
93
Caso 70 Vacas Antildeo 0 Antildeo 1 Antildeo 2 Antildeo 3 Antildeo 4 Antildeo 5 Antildeo 6 Antildeo 7 Antildeo 8 Antildeo 9 Antildeo 10 Antildeo 11 Antildeo 12 Antildeo 13 Antildeo 14 Antildeo 15 Antildeo 16 Antildeo 17 Antildeo 18 Antildeo 19 Antildeo 20Ingresos Ingresos Ahorro lentildea $420000 $432600 $445578 $458945 $472714 $486895 $501502 $516547 $532043 $548005 $564445 $581378 $598820 $616784 $635288 $654346 $673977 $694196 $715022 $736473Excedentes $79040 $81411 $83854 $86369 $88960 $91629 $94378 $97209 $100126 $103129 $106223 $109410 $112692 $116073 $119555 $123142 $126836 $130641 $134560 $138597Beneficios Totales $499040 $514011 $529432 $545314 $561674 $578524 $595880 $613756 $632169 $651134 $670668 $690788 $711512 $732857 $754843 $777488 $800813 $824837 $849582 $875070 Costos Costo mantencioacuten -$200000 -$206000 -$212180 -$218545 -$225102 -$231855 -$238810 -$245975 -$253354 -$260955 -$268783 -$276847 -$285152 -$293707 -$302518 -$311593 -$320941 -$330570 -$340487 -$350701Valor residual $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $1500000Inversioacuten inicial -$15000000 Subsdio $12692000 Aporte privado -$2308000 Costos Totales -$200000 -$206000 -$212180 -$218545 -$225102 -$231855 -$238810 -$245975 -$253354 -$260955 -$268783 -$276847 -$285152 -$293707 -$302518 -$311593 -$320941 -$330570 -$340487 $1149299Flujo Neto -$2308000 $299040 $308011 $317252 $326769 $336572 $346669 $357069 $367781 $378815 $390179 $401885 $413941 $426360 $439150 $452325 $465895 $479871 $494268 $509096 $2024368Flujo Neto Acumulado $0 $299040 $607051 $924303 $1251072 $1587644 $1934313 $2291383 $2659164 $3037979 $3428158 $3830043 $4243985 $4670344 $5109494 $5561819 $6027714 $6507585 $7001853 $7510948 $9535317
Caso 70 Vacas Antildeo 0 Antildeo 1 Antildeo 2 Antildeo 3 Antildeo 4 Antildeo 5 Antildeo 6 Antildeo 7 Antildeo 8 Antildeo 9 Antildeo 10 Antildeo 11 Antildeo 12 Antildeo 13 Antildeo 14 Antildeo 15 Antildeo 16 Antildeo 17 Antildeo 18 Antildeo 19 Antildeo 20Ingresos Ahorro GLP $98895000 $1018619 $1049177 $1080652 $1113072 $1146464 $1180858 $1216284 $1252772 $1290355 $1329066 $1368938 $1410006 $1452306 $1495876 $1540752 $1586974 $1634584 $1683621 $1734130Excedentes $79040 $81411 $83854 $86369 $88960 $91629 $94378 $97209 $100126 $103129 $106223 $109410 $112692 $116073 $119555 $123142 $126836 $130641 $134560 $138597Beneficios Totales $1067990 $1100030 $1133031 $1167022 $1202032 $1238093 $1275236 $1313493 $1352898 $1393485 $1435289 $1478348 $1522698 $1568379 $1615431 $1663894 $1713810 $1765225 $1818181 $1872727 Costos Costo mantencioacuten -$200000 -$206000 -$212180 -$218545 -$225102 -$231855 -$238810 -$245975 -$253354 -$260955 -$268783 -$276847 -$285152 -$293707 -$302518 -$311593 -$320941 -$330570 -$340487 -$350701Valor residual $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $1500000Inversioacuten inicial -$15000000 Subsidio $5708000 Aporte privado -$9292000 Costos Totales -$200000 -$206000 -$212180 -$218545 -$225102 -$231855 -$238810 -$245975 -$253354 -$260955 -$268783 -$276847 -$285152 -$293707 -$302518 -$311593 -$320941 -$330570 -$340487 $1149299Flujo Neto -$9292000 $867990 $894030 $920851 $948476 $976930 $1006238 $1036425 $1067518 $1099544 $1132530 $1166506 $1201501 $1237546 $1274673 $1312913 $1352300 $1392869 $1434655 $1477695 $3022026Flujo Neto Acumulado $0 $867990 $1762020 $2682870 $3631346 $4608277 $5614515 $6650941 $7718459 $8818003 $9950533 $11117039 $12318540 $13556086 $14830759 $16143671 $17495971 $18888841 $20323496 $21801191 $24823216
Caso 70 Vacas Antildeo 0 Antildeo 1 Antildeo 2 Antildeo 3 Antildeo 4 Antildeo 5 Antildeo 6 Antildeo 7 Antildeo 8 Antildeo 9 Antildeo 10 Antildeo 11 Antildeo 12 Antildeo 13 Antildeo 14 Antildeo 15 Antildeo 16 Antildeo 17 Antildeo 18 Antildeo 19 Antildeo 20Ingresos Ahorro GLP $98895000 $1018619 $1049177 $1080652 $1113072 $1146464 $1180858 $1216284 $1252772 $1290355 $1329066 $1368938 $1410006 $1452306 $1495876 $1540752 $1586974 $1634584 $1683621 $1734130Excedentes $79040 $81411 $83854 $86369 $88960 $91629 $94378 $97209 $100126 $103129 $106223 $109410 $112692 $116073 $119555 $123142 $126836 $130641 $134560 $138597Beneficios Totales $1067990 $1100030 $1133031 $1167022 $1202032 $1238093 $1275236 $1313493 $1352898 $1393485 $1435289 $1478348 $1522698 $1568379 $1615431 $1663894 $1713810 $1765225 $1818181 $1872727 Costos Costo mantencioacuten -$200000 -$206000 -$212180 -$218545 -$225102 -$231855 -$238810 -$245975 -$253354 -$260955 -$268783 -$276847 -$285152 -$293707 -$302518 -$311593 -$320941 -$330570 -$340487 -$350701Valor residual $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $1500000Inversioacuten inicial -$15000000 Subsidio $0 Aporte privado -$15000000 Costos Totales -$200000 -$206000 -$212180 -$218545 -$225102 -$231855 -$238810 -$245975 -$253354 -$260955 -$268783 -$276847 -$285152 -$293707 -$302518 -$311593 -$320941 -$330570 -$340487 $1149299Flujo Neto -$15000000 $867990 $894030 $920851 $948476 $976930 $1006238 $1036425 $1067518 $1099544 $1132530 $1166506 $1201501 $1237546 $1274673 $1312913 $1352300 $1392869 $1434655 $1477695 $3022026Flujo Neto Acumulado $0 $867990 $1762020 $2682870 $3631346 $4608277 $5614515 $6650941 $7718459 $8818003 $9950533 $11117039 $12318540 $13556086 $14830759 $16143671 $17495971 $18888841 $20323496 $21801191 $24823216
94
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Bibliografiacutea complementaria como elementos de referencia de la metodologiacutea empleada en el anaacutelisis econoacutemico
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de Poliacutetica Publica Ndeg 12 de 2015
96
97
AGRADECIMIENTOSInstituto de Ingenieriacutea Agraria y Suelos IIAS Facultad de Ciencias Agrarias de
la Universidad Austral de Chile y al profesor Dante Pinochet
Gobernacioacuten Provincial de ValdiviaPatricio Candiacutea y Fabiaacuten Silva INDAP Regioacuten de Los Riacuteos
Claudio Aguirre Ramiacuterez Servicio de Evaluacioacuten Ambiental (SEA) Regioacuten de Los Riacuteos
Karla Mass Centro Transdisciplinario de Estudios Ambientales y Desarrollo Humano Sostenible (CEAM-UACH)
Matiacuteas Erraacutezuriz Genera Austral
Agricultores Regioacuten de Los Lagos y de Los RiacuteosResi Reinecke Purranque
Ricardo Bornscheuer Entre LagosAlejandro Astete Osorno
Elfrida Grothusen PurranqueRicardo Hagedorn PaillacoEdgar Endress Riacuteo BuenoAviacutecola Camilo Henriacutequez
A todos los profesionales teacutecnicos productores y empresarios que colaboraron con informacioacuten para realizar este estudio
Poliacutetica Regional de Desarrollo Silvoagropecuario 2014 - 2018
El presente documento es producto
de un trabajo de investigacioacuten de
caraacutecter exploratorio sobre el potencial
de produccioacuten y utilizacioacuten de biogaacutes
en explotaciones silvoagropecuarias
de la Regioacuten de Los Riacuteos con eacutenfasis en
la pequentildea y mediana agricultura Su
fi nalidad fue reunir antecedentes que
orienten la toma de decisiones puacuteblicas
y privadas incluyendo informacioacuten
teacutecnica y econoacutemica que deacute cuenta
del potencial de implementacioacuten
de proyectos de biogaacutes de origen
agropecuario en la Regioacuten de los Riacuteos
4
1 Introduccioacuten 11
2 Descripcioacuten y anaacutelisis de alternativas tecnoloacutegicas para la produccioacuten de biogaacutes 15 Autor Mario Aacutevila Grothusen21 Aspectos metodoloacutegicos 1622 Digestioacuten anaeroacutebica historia y actualidad 1623 Descripcioacuten de un biodigestor 1724 Biogaacutes 18241 Composicioacuten del biogaacutes 18242 Caracteriacutesticas y usos del biogaacutes 1825 Fases de la digestioacuten anaeroacutebica y produccioacuten de biogaacutes 1926 Biofertilizante 20261 Ventajas del uso de biol (fase liacutequida) 20262 Ventajas del uso de biosol (fase soacutelida) 2127 Materiales tipos y aplicaciones de biodigestores 2228 Experiencias de biodigestioacuten en el paiacutes 2629 Estado actual produccioacuten y uso de biogaacutes en la Regioacuten de Los Riacuteos 28210 Experiencias tecnoloacutegicas pertinentes a produccioacuten laacutectea ganadera 29
3 Estimacioacuten de la produccioacuten de biomasa generacioacuten de biogaacutes y su potencial energeacutetico 33 Autores Alfredo Erlwein y Eliana Sotomayor31 Estimacioacuten de las distintas biomasas residuales agropecuarias disponibles para la generacioacuten 34 de biogaacutes en la Regioacuten de Los Riacuteos 311 Aspectos metodoloacutegicos 35312 Biomasa residual liacutequida 363121 Puriacuten de vacuno de lecheriacutea 363122 Estieacutercol de porcino 383123 Ferias ganaderas 383124 Industria quesera 393125 Residuos de beneficio de ganado (mataderos) 41313 Biomasa residual soacutelida 423131 Estieacutercol aviacutecola 423132 Industria cervecera 4332 Potencial teoacuterico de biogaacutes a partir de las biomasas disponibles 44321 Aspectos metodoloacutegicos 44322 Potencial teoacuterico de biogaacutes de biomasa residual liacutequida 453221 Puriacuten de vacuno lecheriacutea 453222 Estieacutercol de porcino 463223 Ferias ganaderas 463224 Residuos de la industria quesera 463225 Mataderos 46323 Potencial teoacuterico de biogaacutes de biomasa residual soacutelida 473231 Estieacutercol aviacutecola 473232 Residuos de la industria cervecera 4833 Estimacioacuten de la generacioacuten de energiacutea a partir de biogaacutes obtenido desde las distintas biomasas 48 disponibles 331 Aspectos metodoloacutegicos 48332 Potencial regional total 49333 Potencial regional de pequentildea escala 51334 Estimacioacuten de autoabastecimiento de biogaacutes para cocina de una familia rural promedio 52
IacuteNDICE GENERAL
5
4 Evaluacioacuten econoacutemica y social de sistemas prediales de biodigestioacuten 57 Autor Francisco Cerda41 Aspectos metodoloacutegicos 5842 Valorizacioacuten de productos asociados a sistemas prediales de biodigestioacuten (SPB) 60421 Ingresos en sustitucioacuten de energiacuteas (ahorro) 60422 Excedentes energeacuteticos 62423 Costos asociados al proyecto 62424 Inversioacuten 63425 Costos de operacioacuten y mantencioacuten 64426 Evaluacioacuten y sensibilizacioacuten privada de la inversioacuten 6443 Externalidades y consideraciones para la evaluacioacuten social de un SPB 69431 Disminucioacuten de olores y vectores 69432 Sustitucioacuten de lentildea menos deforestacioacuten 69433 Menor emisioacuten de gas metano disminucioacuten del efecto invernadero 70434 Control de malezas 70435 Estabilizacioacuten e higienizacioacuten de purines 70436 Cumplimiento de normas medioambientales 70437 Criterios de evaluacioacuten social 71
5 Normativa aplicable a proyectos de generacioacuten de biogaacutes 73 Autor Eliana Sotomayor
6 Conclusiones generales 79
7 Anexos 82
71 Anaacutelisis comparativo entre purin crudo y digestado 8272 Anaacutelisis de residuos de fosas seacutepticas tratados con biodigestioacuten 8473 Caacutelculo de potenciales de biomasa y energiacutea 85731 Datos referenciados 85732 Encuestas y entrevistas a actores relevantes 86733 Encuesta productores de leche (segmento de 0-10 vacas en ordentildea) 86734 Encuesta productores de leche (segmento de 10-25 vacas en ordentildea) 87735 Encuesta productores de leche (segmento de 50-100 vacas en ordentildea) 8774 Encuesta ferias de ganado 88741 Encuesta Tattersal de Riacuteo Bueno 88742 Procedimiento para deshacerse de los desechos (bostas y purines) 88743 Cantidad promedio de desechos (bostas y purines) en un determinado tiempo 88744 Encuesta FEGOSA Paillaco 88745 Procedimiento para deshacerse de los desechos (bostas y purines) 88746 Cantidad promedio de desechos (bostas y purines) en un determinado tiempo 8975 Entrevista a criaderos de aves 89751 Agriacutecola y aviacutecola ciudad de Valdivia 8976 Entrevista productores de queso 8977 Encuesta industria cervecera 9078 Anaacutelisis Econoacutemico 92 Bibliografiacutea 94
Agradecimientos 97
6
Tabla 1 Biodigestor de Domo Flotante tipo hinduacute 22Tabla 2 Biodigestor de Domo Fijo tipo Chino 22Tabla 3 Biodigestor de Estructura Flexible 23Tabla 4 Biodigestor de Estructura Riacutegida y Gasoacutemetro Externo 24Tabla 5 Biodigestor de Flujo Inducido Estructura Riacutegida y Gasoacutemetro Flexible 25Tabla 6 Detalle de nuacutemero de animales y produccioacuten de purines por tamantildeo de explotacioacuten 37Tabla 7 Detalle de nuacutemero de cabezas de cerdo y produccioacuten de purines por tamantildeo de explotacioacuten en la 38 Regioacuten de Los Riacuteos Tabla 8 Puriacuten producido seguacuten tipo de animal Tattersall 39Tabla 9 Puriacuten producido seguacuten tipo de animal FEGOSA 39Tabla 10 Generacioacuten anual de suero huacutemedo seco y materia orgaacutenica en la regioacuten 41Tabla 11 Estieacutercol de aves seguacuten tamantildeo de explotacioacuten 42Tabla 12 Produccioacuten de cerveza y bagazo para 4 empresas de la Regioacuten de Los Riacuteos 44Tabla 13 Factores de conversioacuten de materia orgaacutenica en biogaacutes 45Tabla 14 Potencial valor teoacuterico de generacioacuten de biogaacutes a partir de la digestioacuten anaeroacutebica de purines 45 de vacunos de lecheriacutea Tabla 15 Produccioacuten de biogaacutes porcino 46Tabla 16 Produccioacuten estimada de biogaacutes para las industrias laacutecteas de la Regioacuten de Los Riacuteos 46
Figura 1 (A - B) Buses funcionando con biogaacutes durante la segunda guerra mundial y posterior a ella 16Figura 2 Esquema de un biodigestor en base a purines 17Figura 3 Caldera a biogaacutes 18Figura 4 (A - B) Caldera a biogaacutes y grupo electroacutegeno a biogaacutes 18Figura 5 Calefactor porcino a biogaacutes Centro de Educacioacuten y Trabajo (CET ) Talca 19Figura 6 Graacutefico temperatura versus produccioacuten de biogaacutes 19Figura 7 (A - B) Aplicacioacuten de biofertilizante 20Figura 8 Biodigestor de domo flotante tipo hinduacute 22Figura 9 Biodigestor de domo fijo tipo Chino Coltauco (Foto) 22Figura 10 Biodigestor de domo flotante tipo hinduacute (Foto) 22Figura 11 Biodigestores de estructura flexible (Foto) 22Figura 12 Biodigestor de domo fijo tipo Chino 23Figura 13 Biodigestor de estructura flexible 23Figura 14 Biodigestor de estructura riacutegida y gasoacutemetro externo 24Figura 15 (A - B) Biodigestor de estructura riacutegida y gasoacutemetro externo (Foto) 24Figura 16 Biodigestor de flujo inducido estructura riacutegida y gasoacutemetro flexible 25Figura 16 (A-B) Biodigestor sistema estructura de hormigoacuten domo flexible agitacioacuten constante y calefaccioacuten 25Figura 17 Planta biogaacutes en la regioacuten de OacuteHiggins para purines de cerdos (Foto) 26Figura 18 Cogeneracioacuten con grupo electroacutegeno de 200 Kw a biogaacutes en planta de Genera Austral 27Figura 19 (A - B) Planta de biogaacutes para residuos laacutecteos de Schwager Energy en Osorno 27Figura 20 Biodigestores de material flexible tipo laguna en la Regioacuten de los Lagos 27Figura 21 Biodigestores en fundo ldquoEl Animardquo sector Purranque 28Figura 22 Esquema de sistema de captacioacuten y transformacioacuten del biogaacutes en energiacutea eleacutectrica en el relleno 28 sanitario Loma Los Colorados Figura 23 Sistema de biodigestioacuten predial para 40 vacas Chiscaihue 28Figura 24 Biodigestor estructura flexible tipo laguna Reumen 28Figura 25 (A - B - C) Biodigestores de estructura riacutegida y domo flotante en la Regioacuten de los Riacuteos 29Figura 26 (A - B) Recoleccioacuten mezcla y llenado biodigestor domiciliario 30Figura 27 Biodigestor domiciliario de estructura riacutegida y cuacutepula flexible para 20 cerdos biogaacutes para cocinar 30Figura 28 Biodigestor estructura flexible para 80 vacas Puyehue 30Figura 29 Clasificacioacuten de biomasas agropecuarias residuales analizadas en este estudio 36Figura 30 Composicioacuten del potencial de biogaacutes regional por tipo de biomasa 50Figura 31 Esquema general de evaluacioacuten social y privada de un SPB 59
IacuteNDICE DE FIGURAS
IacuteNDICE DE TABLAS
7
Tabla 17 Potencial de biogaacutes Planta FRIVAL 47Tabla 18 Potencial regional de generacioacuten de residuos orgaacutenicos para la produccioacuten de biogaacutes en la industria de matadero 47Tabla 19 Potencial teoacuterico de biogaacutes generado a partir del estieacutercol de aves 48Tabla 20 Potencial de generacioacuten de biogaacutes a partir de los desechos soacutelidos de la industria de la cerveza 48Tabla 21 Potencial regional biogaacutes total y maacuteximo teoacuterico de generacioacuten de energiacutea eleacutectrica y teacutermica 51Tabla 22 Potencial regional biogaacutes de pequentildea escala y valores de sustitucioacuten de otros combustibles utilizados 52Tabla 23 Ejemplo de autosuficiencia teacutermica familiar a traveacutes de la incorporacioacuten de un biodigestor domiciliario 54Tabla 24 Costo energeacutetico sin proyecto y beneficios de produccioacuten energeacutetica 62-63Tabla 25 Costos de inversioacuten privada 63Tabla 26 Costos de mantencioacuten privada 64Tabla 27 Determinacioacuten del aporte privado y subsidio puacuteblico considerando sustitucioacuten de lentildea (TIR 15) 66Tabla 28 Determinacioacuten del aporte privado y subsidio puacuteblico considerando sustitucioacuten de GLP (TIR 15) 67Tabla 29 Determinacioacuten del aporte privado y subsidio puacuteblico considerando sustitucioacuten de GLP (TIR 10) 68Tabla 30 Especificaciones legales que actualmente son aplicables a proyectos de biogaacutes 77Tabla 31 Potencial de produccioacuten de biogaacutes por animal 85Tabla 32 Materia seca materia orgaacutenica rendimiento de biogaacutes y contenido de metano para el suero de leche 85Tabla 33 Generacioacuten diaria y anual de residuos en materia seca expresados en kg por diacutea y toneladas por antildeo 85Tabla 34 Valores de DBO5 soacutelidos suspendidos totales aceites y grasas presentes en los RILEs generados en 86
la planta FRIVAL Tabla 35 Volumen y materia seca de residuos generados por planta FRIGOBAL al antildeo 87Tabla 36 Flujos financieros 92
AFC Agricultura Familiar CampesinaBIOL Fase liacutequida del digestatoBiometanizacioacuten Generacioacuten de metano a traveacutes de
fermentacioacuten anaeroacutebicaBIOSOL Fase soacutelida del digestatoDBO5 Demanda bioloacutegica de oxiacutegenoDigestato Residuo estabilizado de la digestioacuten anaeroacutebicaERNC Energiacutea Renovable No ConvencionalEstieacutercol Deyecciones (fecas) animalesFRIGOBAL Frigoriacutefico BalmacedaFRIVAL Frigoriacutefico ValdiviaGasoacutemetro Contenedor riacutegido o flexible para el
almacenamiento de gasGJ Giga Joule (1 GJ equivale a 028 MW)GLP Gas Licuado de PetroacuteleoINDAP Instituto de Desarrollo AgropecuarioINE Instituto Nacional de EstadiacutesticasKCAL Kilo caloriacuteaKWh Kilo Watt hora
MH Materia HuacutemedaMOH Materia Orgaacutenica HuacutemedaMOS Materia Orgaacutenica SecaMS Materia SecaMV Materia VerdeMW Mega WattMWe Mega Watt eleacutectricoMWh Mega Watt horaPAS Permisos Ambientales SectorialesPuriacuten Estieacutercol diluido en aguas de lavadoQQM Quintales MeacutetricosRdto RendimientoRIL Residuo Industrial LiacutequidoSEA Servicio de Evaluacioacuten AmbientalSEIA Sistema de Evaluacioacuten de Impacto AmbientalSIC Sistema Interconectado CentralSISS Superintendencia de Servicios SanitariosSPB Sistemas Prediales de BiodigestioacutenTRH Tiempo de Retencioacuten HidraacuteulicaUAE Unidad Animal Equivalente
GLOSARIO
8
Publicado por
Instituto de Desarrollo Agropecuario (INDAP) y Gobierno Regional de Los Riacuteos (GORE Los Riacuteos)en el marco de la ldquoPoliacutetica Regional de Desarrollo Silvoagropecuario 2014-2018rdquo a traveacutes delldquoPrograma de Valorizacioacuten de Residuos de la Actividad Silvoagropecuariardquo
Gobierno Regional de Los RiacuteosBernardo OrsquoHiggins Nordm 543 Valdiviahttpwwwgoredelosrioscl
Instituto de Desarrollo Agropecuario (INDAP)Comercio 423Riacuteo BuenohttpwwwindapgobclDerechos Reservados Gobierno Regional de Los Riacuteos Registro de Propiedad Intelectual ISBN A-272244 Valdivia Noviembre de 2016
Coordinacioacuten y revisioacutenMariela Leiva Brintrup profesional de INDAPCarlos Martiacutenez Caacuterdenas profesional de INDAPJorge Balboa Toro profesional Gobierno Regional de Los RiacuteosDaniela Geacutenova Espinoza profesional Secretariacutea Regional Ministerial (SEREMI) de Agricultura
Colaboracioacuten especial de Marianela Rosas Uribe Coordinadora Regional Programa GEF Biogaacutes
Coordinacioacuten generalMario Mendoza Cabrera
FotografiacuteasMario Mendoza Cabrera Biotecsur
EditorAlfredo Erlwein Vicuntildea
AutoresMario Avila GrothusenEliana Sotomayor BohleAlfredo Erlwein VicuntildeaFrancisco Cerda Rosenberg
Disentildeo y diagramacioacutenJavier Tuteleers de Teraacuten
Impresioacuten y encuadernacioacutenImprenta Ameacuterica de Osorno Noviembre de 2016
BIOGAacuteS DE RECURSOS AGROPECUARIOS EN LA REGIOacuteN DE LOS RIacuteOS
Aspectos Generales Experiencias y Potencial de Produccioacuten
9
La Misioacuten del Instituto de Desarrollo Agropecuario (INDAP) es contribuir al desarrollo econoacutemico sostenible y a la valorizacioacuten de la Agricultura Familiar Campesina y sus organizaciones mediante una accioacuten de fomento tendiente a fortalecer el capital humano social productivo natural y cultural de hombres mujeres joacutevenes y pueblos originarios en los territorios
Por ello nuestra institucioacuten se encuentra continuamente en la buacutesqueda de nuevas herramientas e investigando distintos procesos productivos que permitan que nuestros agricultores tengan acceso a informacioacuten relevante que facilite la adopcioacuten y aplicacioacuten de tecnologiacuteas acordes con el medio ambiente y sostenibles en el tiempo
La visioacuten de nuestra institucioacuten de fomento productivo nos mueve a actuar en red con otros actores puacuteblicos y privados en beneficio de la Agricultura Familiar Campesina con quienes estamos ligados iacutentimamente Son estas redes que se formalizan a traveacutes de convenios con otras instituciones las que nos permiten trabajar en conjunto y lograr los objetivos planteados
El presente documento detalla el trabajo coordinado entre profesonales de INDAP del Gobierno Regional de Los Riacuteos y la Secretariacutea Regional Ministerial (SEREMI) de Agricultura en el marco de la Poliacutetica Regional de Desarrollo Silvoagropecuario 2014-2018 quienes se dan cita para primero conversar luego discutir y finalmente explorar una de las alternativas energeacuteticas renovables como es la utilizacioacuten del biogaacutes el cual resulta factible de producir en los mismos predios de nuestros agricultores estableciendo una alternativa de
PRESENTACIOacuteN
JORGE SANCHEZ SLATERDirector Regional INDAP Regioacuten de Los Riacuteos
generacioacuten energeacutetica que revaloriza los residuos prediales haciendo eco a la creciente demanda que existe por parte de la Agricultura Familiar Campesina Regional por incorporar Energiacuteas Limpias que permitan desarrollar un manejo cada vez maacutes sustentable de sus unidades productivas
Cabe destacar que la investigacioacuten presentada a continuacioacuten estaacute enmarcada en los pequentildeos y medianos productores pretendiendo ser una herramienta uacutetil que constituya uno de los primeros pasos para evaluar la utilizacioacuten de este tipo de tecnologiacuteas en predios manejados por productores agropecuarios de la Regioacuten de Los Riacuteos
10
11
INTRODUCCIOacuteN1
12
En la Regioacuten de Los Riacuteos el sector silvoagropecuario representa el 13 del Producto Interno Bruto y genera el 25 del empleo siendo parte importante del motor econoacutemico regional Es por esta razoacuten que la Estrategia Regional de Desarrollo 2009-2019 establecioacute como imperativo disentildear y ejecutar una poliacutetica orientada a su fortalecimiento La implementacioacuten de esta poliacutetica se desarrolla con eacutenfasis en la investigacioacuten e innovacioacuten para hacer del sector silvoagropecuario y alimentario un sector maacutes competitivo y sustentable que potencie su rol de motor econoacutemico de la regioacuten con especial relevancia en los pequentildeos y medianos productores quienes seraacuten los principales beneficiarios de este instrumento
El presente documento es producto de un trabajo de investigacioacuten de caraacutecter exploratorio sobre el potencial de produccioacuten y utilizacioacuten de biogaacutes en explotaciones silvoagropecuarias de la Regioacuten de Los Riacuteos con eacutenfasis en la pequentildea y mediana agricultura Su finalidad fue reunir antecedentes que orienten la toma de decisiones puacuteblicas y privadas incluyendo informacioacuten teacutecnica y econoacutemica que deacute cuenta del potencial de implementacioacuten de proyectos de biogaacutes de origen agropecuario en la Regioacuten de los Riacuteos Para ello se trabajoacute tanto con informacioacuten secundaria (estudios manuales reportes tesis libros publicaciones cientiacuteficas etc) como con informacioacuten primaria proveniente de las experiencias de miembros del equipo de trabajo del estudio asiacute como de entrevistas a actores relevantes de los diversos rubros con potencial de produccioacuten de biogaacutes
El capiacutetulo dos de esta investigacioacuten hace referencia a los principios y conceptos baacutesicos de la produccioacuten de biogaacutes al anaacutelisis de las alternativas tecnoloacutegicas existentes para su produccioacuten asiacute como del estado actual del arte en la produccioacuten y el uso del biogaacutes tanto en el mundo como en el paiacutes y la regioacuten en particular
El capiacutetulo tres presenta una estimacioacuten de las distintas biomasas agropecuarias residuales disponibles en la regioacuten para la generacioacuten de biogaacutes incluyendo biomasas soacutelidas o liacutequidas provenientes de la produccioacuten pecuaria (lecheriacutea porcinos aves ferias ganaderas) asiacute como de la agroindustria (queso cerveza mataderos) Asimismo se calculan los potenciales teoacutericos de biogaacutes y su energiacutea caloacuterica a partir de las distintas biomasas disponibles Para ello se utilizan factores de conversioacuten especiacuteficos para cada biomasa y atendiendo a las caracteriacutesticas de las explotaciones locales
Finalmente se estima la generacioacuten de energiacutea teacutermica y eleacutectrica seguacuten corresponda a partir del biogaacutes potencial de las distintas biomasas disponibles Tambieacuten se incluye un anaacutelisis de autosuficiencia de biogaacutes para la cocina de una familia rural campesina promedio con algunos caacutelculos respecto a las implicancias en eficiencia energeacutetica y economiacutea
La presente publicacioacuten se realiza por encargo del Instituto de Desarrollo Agropecuario (INDAP) en el marco de la Poliacutetica Regional de Desarrollo Silvoagropecuario a traveacutes del Programa de Valorizacioacuten de Residuos de la Actividad Silvoagropecuaria con financiamiento del Gobierno Regional
13
Se analiza en forma exploratoria
el potencial de produccioacuten y
utilizacioacuten de biogaacutes en explotaciones
silvoagropecuarias de la Regioacuten de Los
Riacuteos con eacutenfasis en la pequentildea y
mediana agricultura
El cuarto capiacutetulo aborda una evaluacioacuten econoacutemica de la implementacioacuten de Sistemas Prediales de Biodigestioacuten (SPB) lo que implica produccioacuten y uso de biogaacutes para pequentildeos y medianos productores agroalimentarios Se calculan beneficios costos econoacutemicos y sociales relativos a la implementacioacuten de un SPB mediante un estudio de flujos proyectados ingresos y costos de produccioacuten mantencioacuten y operacioacuten En el aacutembito de la evaluacioacuten mantencioacuten y operacioacuten ademaacutes de un anaacutelisis baacutesico del impacto y de las externalidades positivas que un proyecto de esta naturaleza conlleva
En el capiacutetulo final se analizan las normativas vigentes que regulan tanto los distintos proyectos de generacioacuten de biogaacutes como los procesos productivos asociados y sus eventuales impactos en el medioambiente
14
15
Mario Aacutevila Grothusen
2 DESCRIPCIOacuteN Y ANAacuteLISIS DE ALTERNATIVAS TECNOLOacuteGICAS PARA LA PRODUCCIOacuteN DE BIOGAacuteS
16
21 Aspectos metodoloacutegicos
En el presente capiacutetulo se revisoacute bibliografiacutea se incorporaron experiencias visitadas consultas a encargados de biodigestores y la experiencia del autor que cuenta con una decena de proyectos de Biogaacutes ejecutados y en funcionamiento De esta manera se procedioacute a realizar una siacutentesis del estado del arte del biogaacutes desde lo maacutes general hasta llegar a los casos particulares en la Regioacuten de Los Riacuteos haciendo hincapieacute en detalles teacutecnicos especiacuteficos de diferentes modelos de biodigestores y los diversos materiales que se usan en su construccioacuten
22 Digestioacuten anaeroacutebica historia y actualidadLas primeras menciones sobre biogaacutes se remontan al antildeo 1600 En el siglo XVI el cientiacutefico y naturalista Alessandro Volta realizo los primeros experimentos de combustioacuten de biogaacutes producido en pantanos En el antildeo 1890 se construye el primer biodigestor a escala aplicada en la India y en 1896 en Exeter Inglaterra las laacutemparas de alumbrado puacuteblico eran alimentadas por el gas recolectado de los digestores que fermentaban los lodos cloacales de la ciudad
Tras la primera guerra mundial comienzan a difundirse en Europa las llamadas faacutebricas productoras de biogaacutes cuyo producto se empleaba en tractores y automoacuteviles de la eacutepoca (figura 1) En todo el mundo se difunden los denominados tanques Imhoff para el tratamiento de aguas cloacales colectivas y el biogaacutes producido se utilizoacute para el funcionamiento de las propias plantas en vehiacuteculos municipales y en algunas ciudades se lo llegoacute a inyectar en la red de gas comunal
Durante los antildeos de la Segunda Guerra Mundial comienza la difusioacuten de los biodigestores a nivel rural tanto en Europa como en China e India que se transforman en liacutederes en la materia Esta difusioacuten se ve interrumpida por el faacutecil acceso a los combustibles foacutesiles de las deacutecadas posteriores Recieacuten en 1970 producto de una crisis energeacutetica se reinicia con gran iacutempetu la investigacioacuten y difusioacuten del biogaacutes en todo el mundo incluyendo la gran mayoriacutea de los paiacuteses latinoamericanos [1] [2] [3]
Figura 1 (A - B) Buses funcionando con biogaacutes durante la segunda guerra mundial y posterior a ellasup1
sup1 Fuente httpcommunitybysesigncouk
En 1896 en Exeter Inglaterra
las laacutemparas de alumbrado puacuteblico eran
alimentadas por el gas recolectado de los digestores que fermentaban los
lodos cloacales de la ciudad
A B
17
Figura 2 Esquema de un biodigestor en base a purinesFuente Biotecsur
Las uacuteltimas dos deacutecadas han sido especialmente fructiacuteferas en cuanto a descubrimientos sobre el funcionamiento microbioloacutegico y bioquiacutemico del proceso de produccioacuten de biogaacutes gracias al nuevo material de laboratorio que permitioacute el estudio de los microorganismos que intervienen en eacuteste y que operan en condiciones anaeroacutebicas Estos progresos en la comprensioacuten del proceso han estado acompantildeados por importantes logros tecnoloacutegicos como la incorporacioacuten de sistemas de agitacioacuten control de temperatura y sistemas de premezcla entre otros
Seguacuten Preston [4] los paiacuteses generadores de tecnologiacutea maacutes importantes en la actualidad son China (maacutes de 5 millones de biodigestores) India Alemania (maacutes de 25000 biodigestores) Holanda Francia Gran Bretantildea Suiza Italia EEUU y Filipinas A lo largo de los antildeos la tecnologiacutea de la digestioacuten anaeroacutebica se ha ido especializando abarcando actualmente diferentes campos de aplicacioacuten con objetivos muy diversos Hoy en Chile existen plantas industriales de biodigestioacuten para tratar los desechos de la industria porcina lechera bovina tratamiento de aguas servidas y RILES de la industria laacutectea como se veraacute en el capiacutetulo 28
23 Descripcioacuten de un biodigestor Un biodigestor es un estanque o contenedor cerrado hermeacutetico e impermeable (tambieacuten llamado Reactor) dentro del cual se deposita el sustrato (material orgaacutenico a fermentar como excrementos de humanos y animales purines hojas pasto frutas y desechos vegetales) agregando agua a la mezcla Dentro del biodigestor se produce la descomposicioacuten anaeroacutebica de la cual se obtiene Biogaacutes y Biofertilizante Este sistema tambieacuten puede incluir una caacutemara o estanque de carga una caacutemara o sistema de decantacioacuten antes del reactor un dispositivo para captar y almacenar el biogaacutes sistemas de agitacioacuten y calefaccioacuten dentro del biodigestor y caacutemaras o estanques de acumulacioacuten post tratamiento a la salida del biodigestor En la fi gura 2 se muestra esquemaacuteticamente el ingreso de sustrato al biodigestor la salida de digestato y la salida de biogaacutes desde la parte superior del biodigestor (Gasoacutemetro) hacia un Grupo Electroacutegeno
Esquema funcional de un biodigestor
Purines Biodigestor Biofertilizante Generador de electricidad y calor
18
Figura 4 (A - B) Caldera a biogaacutes y grupo electroacutegeno a biogaacutes
Fuente Biotecsur
24 Biogaacutes El biogaacutes es una mezcla de gases producto de la descomposicioacuten microbioloacutegica que se puede encontrar habitualmente en la superfi cie de pozos o lagunas con deposicioacuten de desechos orgaacutenicos (por ejemplo hojas de aacuterboles plantas o restos de origen animal) durante meses o antildeos Es por esto que se le conoce tambieacuten como el ldquogas de los pantanosrdquo El biogaacutes contiene mayormente metano lo que lo hace interesante como combustible (fi gura 3) la otra gran parte es dioacutexido de carbono que corresponde a un gas incoloro inodoro y no combustible
241 Composicioacuten del biogaacutes
La composicioacuten de biogaacutes depende del tipo de desecho utilizado y las condiciones en que se procesa Generalmente contiene metano CH4 en un rango de 50 a 70 y dioacutexido de carbono CO2 en un rango de 50 a 30 dependiendo especiacutefi camente de los contenidos de carbohidratos proteiacutenas y grasas que contenga el sustrato Ademaacutes el biogaacutes tambieacuten contiene algunas impurezas como aacutecido sulfhiacutedrico H2S agua y algunos compuestos volaacutetiles como hidrocarburos halogenados y siloxanos entre otros [5]
En cuanto a los gases considerados impuros es importante sentildealar al aacutecido sulfhiacutedrico H2S ya que es un compuesto corrosivo y se debe fi ltrar para evitar el deterioro de las caacutemaras de combustioacuten en los motores que se alimentan con biogaacutessup2 En cocinas o calderas se debe considerar salida de gases de combustioacuten a la atmosfera asegurando que no existan escapes que pudieran ser inhalados
242 Caracteriacutesticas y usos del biogaacutes
El biogaacutes por naturaleza es un combustible que en contacto con oxiacutegeno y con una fuente de calor genera fuego Contiene 5600 Kcalmsup3 a presioacuten atmosfeacuterica [6] De forma natural tiene similar olor al gas licuado lo que permite detectarlo al olfato Al ser quemado en una cocina no presenta mal olor Al tener maacutes del 50 de metano es posible utilizarlo de forma similar al gas natural para generar calor en cocinas y calderas o generar energiacutea eleacutectrica con grupos electroacutegenos adaptados para funcionar con biogaacutes (Figura 4)
Figura 3 Caldera a biogaacutesFuente Biotecsur
sup2 Ver NCh 382 antildeo 2004 H2S clasifi ca como Clase 8
A B
19
Figura 5 Calefactor porcino a biogaacutes CET (Centro de Educacioacuten y Trabajo) TalcaFuente Biotecsur
25 Fases de la digestioacuten anaeroacutebica y produccioacuten de biogaacutes
En el proceso de biodigestioacuten anaeroacutebica se distinguen cuatro etapas oacute fases
Hidroacutelisis Acidogeacutenesis Acetogeacutenesis Metanogeacutenesis
En la primera fase llamada hidroacutelisis se descomponen las moleacuteculas maacutes complejas como proteiacutenas hidratos de carbono y liacutepidos que son hidrolizados por enzimas producidas por los microorganismos fermentadores De esta descomposicioacuten se producen compuestos solubles como aminoaacutecidos azuacutecares y aacutecidos grasos de cadena larga que pueden ser descompuestos por bacterias acidogeacutenicas Producto de la accioacuten de las bacterias acidogeacutenicas se generan aacutecidos grasos de cadena corta alcoholes hidroacutegeno y dioacutexido de carbono siendo los aacutecidos grasos de cadena corta transformados por los microorganismos acetogeacutenicos en aacutecido aceacutetico hidroacutegeno y dioacutexido de carbono En la uacuteltima etapa las bacterias metanogeacutenicas producen metano a partir del hidroacutegeno dioacutexido de carbono y aacutecido aceacutetico [5]
Es importante destacar que este proceso solo puede realizarse dentro de un rango de temperatura que va desde 1degC hasta los 60degC como maacuteximo y dentro de este rango de temperaturas existen tres rangos donde intervienen diferentes tipos de bacterias metanogeacutenicas con diferentes velocidades de produccioacuten de biogaacutes Estos rangos podemos clasifi carlos en [7]
1 Rango Psicrofiacutelico (desde 1degC hasta 25degC) con producciones lentas de biogaacutes2 Rango Mesofiacutelico (desde 32degC hasta 42degC) con producciones medias de biogaacutes3 Rango Termofiacutelico (desde 50degC hasta los 60degC) con producciones altas de biogaacutes
En la fi gura 6 se observa que a altas temperaturas hay mayor produccioacuten de biogaacutes y en menor tiempo que a bajas temperaturas Por otro lado a menores temperaturas se pueden lograr producciones similares de biogaacutes aumentando el tiempo de residencia o Tiempo de Retencioacuten Hidraacuteulica (TRH) el cual se defi ne como el valor en diacuteas del cuociente entre el volumen del digestor y el volumen de carga diaria
En teacuterminos generales la produccioacuten de biogaacutes a partir de una biomasa particular es proporcional a paraacutemetros tales como el contenido de materia orgaacutenica (medido como DBO5) soacutelidos volaacutetiles (materia combustible) y contenido energeacutetico Ello puesto que la produccioacuten de biogaacutes seraacute proporcional al contenido de carbono disponible
Figura 6 Graacutefi co temperatura versus produccioacuten de biogaacutes [5]
15000
10000
5000
0
Prod
ucci
oacuten d
e bi
ogaacutes
30ordmC
20ordmC
50ordmC
0 50 100 150
Tiempo de residencia
mll
Diacuteas
Cantidad de gasMetano
Existen ejemplos en Chile de diversas aplicaciones para el biogaacutes como refrigeradores y cocinas domiciliarias calderas industriales laacutemparas para calefaccioacuten en planteles porcinos (Figura 5) motores para generar movimiento mecaacutenico y bombas o alternadores para generar electricidad
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Figura 7 (A - B) Aplicacioacuten de biofertilizante Fuente Biotecsur
261 Ventajas del uso de biol (fase liacutequida)
Dentro de las ventajas del uso del biol podemos mencionar las siguientes
1 Al igual que otros fertilizantes orgaacutenicos permite un mejor intercambio catioacutenico (capacidad que tiene un suelo para retener y liberar iones positivos) en el suelo ampliando la disponibilidad de nutrientes Igualmente ayuda a mantener la humedad y mantiene un microclima adecuado para los organismos vegetales En el caso de purines la biodigestioacuten de estos aumentariacutea la disponibilidad de nitroacutegeno de la biomasa residual Al respecto en el anexo 71 se adjunta una tabla con los resultados de anaacutelisis comparativo entre purines y biol de la zona de Purranque ademaacutes de resultados de otro ensayo
sup3 Sistema de biodigestioacuten a base de tres o maacutes estanques preparados para digerir desechos orgaacutenicos secos o de fase soacutelida
Al respecto los compuestos ricos en lignina tales como madera (y sus derivados) o paja presentan una baja digestibilidad y por ende menor produccioacuten de biogaacutes asiacute como sustratos con sustancias inhibidoras Por otra parte una relacioacuten equilibrada de nutrientes en el sustrato evita una utilizacioacuten incompleta de sustratos Una relacioacuten oacuteptima carbononitroacutegenofoacutesforo (CNP) es alrededor de 12551
26 Biofertilizante
Se le llama Biofertilizante a la materia orgaacutenica (digestato) proveniente del proceso de biodigestioacuten el cual debe pasar dentro del biodigestor entre 30 y 100 diacuteas de TRH dependiendo del tipo de biodigestor y temperatura de trabajo En este proceso parte de la materia orgaacutenica se mineraliza quedando los nutrientes disponibles para las plantas por lo que es un fertilizante natural de buena calidad que se aplica a praderas y cultivos Este producto se compone de una fase soacutelida llamada ldquobiosolrdquo y una fase liacutequida llamada ldquobiolrdquo aunque comuacutenmente se le llama Biofertilizante a ambas fases
Existen biodigestores que utilizan solo la fase liacutequida (con separacioacuten de soacutelidos antes del biodigestor) por tanto el digestato seraacute liacutequido y es aplicable directamente con sistemas de riego por aspersioacuten o carro purinero Otros biodigestores disentildeados para alimentarse con ambas fases (mezcla de soacutelidos y liacutequidos) producen digestato con una mezcla de biol y biosol Para regar esta mezcla se debe utilizar un carro purinero o separar las fases para poder usar el biol en un sistema de riego por aspersioacuten (para evitar que se tapen las boquillas de los equipos de riego) En los biodigestores analizados en este estudio denominados Sistemas Prediales de Biodigestioacuten (SPB) no se contempla el uso exclusivo de residuos soacutelidos sin dilucioacuten como sustrato ya que esto requiere un sistema de biodigestioacuten tipo Batchsup3
En la figura 7 se aprecian aplicaciones de digestato de purines de vacunos tratados en un biodigestor domiciliario y tambieacuten se aprecia un sistema de riego con un carro adaptado para aplicar biol en praderas
A
B
21
2 Se puede aplicar junto con agua en sistemas de irrigacioacuten
3 En pequentildeas cantidades cuando presenta compuestos orgaacutenicos bioestimuladores del crecimiento es capaz de promover actividades fisioloacutegicas y estimular el desarrollo de las plantas sirviendo para el enraizamiento (aumenta y fortalece la base radicular o las raiacuteces de la planta) mejora el follaje mejora la floracioacuten y activa el vigor y poder germinativo de las semillas traducieacutendose todo esto en un potencial aumento significativo de las cosechas
4 Ensayos realizados con diferentes cultivos en diversas partes del mundo muestran que utilizar solo biol seriacutea suficiente para lograr la misma o mayor productividad que usando fertilizantes quiacutemicos [8] [9] [10] [11] [12]
5 Cabe destacar que los desechos orgaacutenicos sometidos al proceso de biodigestioacuten
eliminan la mayoriacutea de patoacutegenos reduciendo draacutesticamente el riesgo de transmitir enfermedades y dispersar semillas de malezas En un anaacutelisis solicitado por la empresa Biotecsur el antildeo 2012 se sometioacute una muestra de RILES de fosas seacutepticas a biodigestioacuten durante 50 diacuteas y se analizaron las muestras digeridas El resultado demostroacute que se elimina la presencia de coliformes y Salmonella principalmente Detalles del anaacutelisis en el anexo 72
262 Ventajas del uso de biosol (fase soacutelida)
A diferencia del biol el biosol contiene la fraccioacuten soacutelida en donde se encuentra la mayor parte del carbono Dentro de las ventajas del uso del biosol al igual que otros fertilizantes orgaacutenicos que contienen carbono podemos mencionar las siguientes
1 Regula la nutricioacuten de las plantas Los cultivos pueden ser fortalecidos y ocurrir una mejora del rendimiento o en la calidad del suelo
2 Confiere a los suelos arenosos una mayor cohesioacuten mejorando con ello la retencioacuten de los nutrientes en el suelo
3 Mejora la estructura y la capacidad de retencioacuten de la humedad favoreciendo la actividad bioloacutegica del suelo y la porosidad del mismo
4 Al combinarlo con materia orgaacutenica acelera el proceso de compostaje
5 Reduce la aplicacioacuten de abono al haberse digerido buena parte de la materia orgaacutenica durante el proceso de biodigestioacuten Esto es e specialmente relevante en relacioacuten al puriacuten fresco
6 Inhibe el crecimiento de hongos y bacterias que afectan a los organismos vegetales
7 Al fortalecer la biologiacutea y fertilidad del suelo reduce los factores de erosioacuten
8 Mejora la disponibilidad de algunos nutrientes en comparacioacuten con el puriacuten tal como se mencionoacute para el biol
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Material Aplicacioacuten Ventaja DesventajaDomo de Acero Para desechos Presioacuten constante de Mayor difi cultado Fibra de vidrio animales salida del biogaacutes y costos de instalacioacutenestructura de ladrillo aguas negras acepta alimentacioacuten y mano de obra engreda semiconstante relacioacuten a un sistema de estructura fl exible
Figura 8 Biodigestor de domo fl otante tipo Hinduacute [13]
Tabla 1 Biodigestor de Domo Flotante tipo Hinduacute
1 Caacutemara de llenado2 Tubo de entrada sustrato3 Caacutemara de biodigestioacuten4 Domo o cupula gasoacutemetro5 Salida de biogaacutes6 Tuberiacutea de salida digestado
27 Materiales tipos y aplicaciones de biodigestoresEn Latinoameacuterica se han desarrollado biodigestores del tipo estructura fl exible buscando bajar los costos mantener la efi ciencia y aumentar la rapidez en su instalacioacuten con la construccioacuten de biodigestores enterrados (tipo laguna) usando la tierra como estructura soportante Esta alternativa combinada con materiales de alta resistencia como geomembranas elaacutesticas y materiales resistentes al biogaacutes permiten una larga vida uacutetil incluso con exposicioacuten solar En las siguientes tablas y fi guras se describen las distintas tecnologiacuteas y materiales para biodigestores maacutes conocidos
Figura 9 Biodigestor de domo fi jo (tipo chino) Sector ColtaucoFuente Biotecsur
Figura 10 Biodigestor de domo fl otante tipo HinduacuteFuente Biotecsur
Figura 11 Biodigestor de estructura fl exible Fuente Biotecsur
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Tabla 2 Biodigestor de Domo Fijo tipo Chino
Material Aplicacioacuten Ventaja DesventajaLadrillo mortero Desechos de animales Larga vida uacutetil (20 antildeos Altos costos de instalacioacutencemento greda aguas negras aproximadamente) alta en relacioacuten a sistema deFibra de Vidrio Metal desechos vegetales presioacuten del biogaacutes 1 a 15m estructura flexible columna de agua se requiere estructura Acepta alimentacioacuten resistente para altas semiconstante presiones del biogaacutes
Figura 12 Biodigestor de domo fijo tipo Chino [13]
1 Caacutemara de llenado2 Tubo de entrada sustrato3 Caacutemara de biodigestioacuten4 Domo fijo gasoacutemetro5 Salida de biogaacutes6 Tuberiacutea de salida digestado7 Caacutemara de acopio digestado
Tabla 3 Biodigestor de Estructura Flexible
Material Aplicacioacuten Ventaja DesventajaPVC Polietileno Todo tipo de desechos Seguacuten material mediana y Requiere mayor proteccioacuten (mangas de 01mm) orgaacutenicos larga vida uacutetil Bajos costos para evitar roturasHDPE EPDM de instalacioacuten en relacioacuten a(geomembranas) sistemas de estructura riacutegida 100 hermeacutetico Acepta alimentacioacuten semiconstante
Figura 13 Biodigestor de Estructura Flexible
1 Caacutemara de llenado2 Tubo de entrada sustrato3 Caacutemara de biodigestioacuten4 Domo o gasoacutemetro flexible5 Salida de biogaacutes6 Tuberiacutea de salida digestado7 Caacutemara de acopio digestado
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Tabla 4 Biodigestor de Estructura Riacutegida y Gasoacutemetro Externo
Material Aplicacioacuten Ventaja DesventajaEstructura de Fibra de Desechos orgaacutenicos Rapidez en la instalacioacuten cuando Difi cultad para realizarvidrio Metal Hormigoacuten liacutequidos y soacutelidos aguas son estanques prefabricados limpieza por las puertas negras (WC) bajos costos de instalacioacuten o tapas de entrada con materiales plaacutesticos Tamantildeos limitados Acepta alimentacioacuten semiconstante
Figura 14 Biodigestor de estructura riacutegida y gasoacutemetro externo
Figura 15 (A-B) Biodigestor de estructura riacutegida y gasoacutemetro externo Fuente Valentina Torres
1 Caacutemara de llenado2 Tubo de entrada sustrato3 Estanque de biodigestioacuten4 Gasoacutemetro externo5 Salida de biogaacutes6 Tuberiacutea de salida digestado7 Caacutemara de acopio digestado8 Estanque con agua
A B
25
Material Aplicacioacuten Ventaja Desventaja
Tabla 5 Biodigestor de Flujo Inducido Estructura Riacutegida y Gasoacutemetro Flexible
Figura 16 Biodigestor de Flujo Inducido Estructura Riacutegida y Gasoacutemetro Flexible
Figura 16 (A - B) Biodigestor sistema estructura hormigoacuten domo fl exible agitacioacuten constante y calefaccioacuten Fuente Biotecsur
1 Estanque de recepcioacuten2 Tubo de entrada sustrato3 Estanque de biodigestioacuten4 Gasoacutemetro fl exible5 Salida de biogaacutes6 Tuberiacutea de salida de digestado7 Estanque de acopio digestado8 Agitador9 Calefaccioacuten
Estructura de Hormigoacuten o Acero impermeabilizado Cubierta fl exible de Geomembranas EPDM PVC HDPE
Alta efi ciencia en relacioacuten a sistemas sin calefaccioacuten y sin agitacioacuten como los anteriores citados Vida uacutetil 20 antildeos (aproximadamente) Recomendado para procesos industriales
Altos costos de inversioacuten en relacioacuten a los sistemas anteriormente citados alta tecnologiacutea instalada (agitacioacuten calefaccioacuten)
Todo tipo de desechos orgaacutenicos
A B
26
28 Experiencias de biodigestioacuten en el paiacutesEn Chile existen actualmente 74 biodigestores instalados de los cuales 18 unidades han sido instaladas para el sector lechero el resto para el tratamiento de aguas servidas y RILES industriales⁴ Ademaacutes en distintas partes del paiacutes se encuentran experiencias de biodigestores aplicados al sector domiciliario para tratar los desechos orgaacutenicos de animales domeacutesticos (cerdos perros aves de corral y ganado)
El tratamiento con biodigestores es una alternativa efi ciente para bajar la Demanda Bioloacutegica de Oxigeno (DBO5) de los residuos orgaacutenicos en otras palabras para reducir su contenido de materia orgaacutenica Es por esta razoacuten que se han instalado biodigestores en grandes plantas de tratamiento como La Farfana en Santiago y Essal Osorno En la planta depuradora La Farfana las empresas Metrogas y Aguas Andina en Santiago producen biogaacutes gracias al proceso de tratamiento de las aguas En esta planta se producen cerca de 24 millones de msup3 anuales de biogaacutes que permite sustituir al gas natural como materia prima en la produccioacuten de gas de ciudad benefi ciando a 100000 usuarios este combustible en la Regioacuten Metropolitana [14] Otras plantas importantes han sido instaladas en planteles de produccioacuten animal en confi namiento (cerdos o aves) de empresas como Agrosuper para el tratamiento de los purines de sus planteles
Los biodigestores de mayor tamantildeo instalados en Chile son de estructura riacutegida y cuacutepula fl exible o con gasoacutemetro externo integran agitacioacuten y calefaccioacuten permanente los cuales se instalan para brindar energiacutea eleacutectrica y solucionar graves problemas de contaminacioacuten Este tipo de biodigestores tienen un mayor costo inicial y poseen sistemas que hacen maacutes complejo y costoso su operacioacuten y mantenimiento Por lo cual solo se han instalado principalmente en grandes lecheriacuteas sobre 1000 vacas estabuladas en criaderos de maacutes de 20000 cerdos y plantas de tratamiento de aguas servidas de gran tamantildeo En la zona central la empresa Genera Austral ha instalado ya dos plantas para tratar los desechos de la produccioacuten porcina a gran escala ldquoSanta Irenerdquo y ldquoLas Pampasrdquo estas plantas se instalaron en la Empresa Max Agro ubicadas en las comunas de Las Palmas y Pichidegua Las plantas tienen una potencia instalada de 800 KW y generan energiacutea eleacutectrica para aproximadamente 2500 familias de la zona circundante [15]
Figura 17 Planta biogaacutes en la Regioacuten de OacuteHiggins para purines de cerdosFuente Genera Austral
⁴ Schwager Energy 2016
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Estos reactores anaeroacutebicos trabajan a temperaturas de 32 a 42 degC (mesoacutefila) o 52 a 60degC (termoacutefilas) poseen sofisticados sistemas de control y estaacuten generalmente conectados a equipos de co-generacioacuten (electricidad y calor figura 18)
En teacuterminos generales la mayor parte de esta tecnologiacutea se ha incorporado de las experiencias extranjeras pero tambieacuten se estaacute desarrollando y aplicando tecnologiacutea propia para el tratamiento de purines en lecheriacuteas y suero en queseras Este es el caso de dos sistemas instalados por la empresa Schwager Energy (proyecto LampE Laacutecteos y Energiacutea) en la Regioacuten de los Lagos funcionando para digerir desechos de la produccioacuten quesera tales como suero lactosa y aguas de lavado La primera planta instalada en la ciudad de Purranque produce energiacutea eleacutectrica con una potencia instalada de 400 KW para venta al SIC (Sistema Interconectado Central) La segunda planta de este tipo en funcionamiento se encuentra en la ciudad de Osorno (Figura 19) y produce biogaacutes para reemplazo de gas licuado (GLP) en los procesos de produccioacuten de queso [16]
En el sector lechero se han implementado maacutes de una decena de biodigestores desde 20 a 300 vacas en ordentildea durante la uacuteltima deacutecada desarrollaacutendose en la Regioacuten de los Lagos modelos especiacuteficos de biodigestores para el tratamiento de desechos orgaacutenicos en lecheriacuteas En su mayoriacutea corresponden a sistemas de laguna con estructuras superiores flexibles de geomembrana (Figura 20) o reactores de hormigoacuten con gasoacutemetro flexible Estos sistemas producen biogaacutes para generar electricidad y energiacutea teacutermica El biol obtenido se aplica en las praderas como fertilizante natural
Uno de estos ejemplos es la planta de biogaacutes instalada en el Fundo ldquoEl Animardquo sector Purranque Regioacuten de los Lagos (Figura 21) este sistema aprovecha los purines generados en los patios de espera de la sala de ordentildea por una masa de 200 vacas promedio produciendo biogaacutes para calentar el agua requerida en los procesos de limpieza de equipos mejorando el proceso de canalizacioacuten de los purines y obteniendo digestato (residuo estabilizado de la biodigestion) cuya fase liacutequida (biol) se aplica en praderas mediante un sistema de riego Cabe destacar que en este proyecto las aguas servidas del bantildeo de los operarios son ingresadas a los biodigestores En el anexo 71 se presenta el resultado de un anaacutelisis de nutrientes de puriacuten crudo versus digestado para efectos comparativos
A escala domiciliaria se han instalado biodigestores de estructura riacutegida con buenos resultados donde se han hecho funcionar refrigeradores con biogaacutes Una de estas experiencias se realizoacute el antildeo 2008 en la comuna de Empedrado Regioacuten del Maule y otra el antildeo 2010 en Coltauco (Figura 10) En este tipo de biodigestor se incorporan excretas de gallinas cerdos y caballos Asiacute mismo en la Regioacuten de Los Riacuteos se han desarrollado iniciativas descritas en el punto 29
Finalmente si bien los rellenos sanitarios no son biodigestores propiamente tales una importante produccioacuten de biogaacutes en Chile se obtiene de la captacioacuten de eacuteste desde rellenos sanitarios como el caso del relleno Lomas Los Colorados de la empresa KDM en la Regioacuten Metropolitana (Figura 22)
En el Km 35 al sur de Puerto Montt la empresa REXIN utiliza el biogaacutes de su relleno sanitario para calentar los liacutequidos percolados y evaporarlos en una torre eliminando
Figura 18 Co-generacioacuten con grupo electroacutegeno de 200 KW a biogaacutes en planta de Genera Austral Fuente Biotecsur
Figura 19 (A - B) Planta de biogaacutes para residuos laacutecteos de Schwager Energy en Osorno 2016Fuente Biotecsur
Figura 20 Biodigestores de material flexible tipo laguna en la Regioacuten de los Lagos 2010Fuente Biotecsur
A
B
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Figura 21 Biodigestores en fundo ldquoEl Animardquo sector Purranque 2014Fuente Biotecsur
Figura 22 Esquema de sistema de captacioacuten y transformacioacuten del biogaacutes en energiacutea eleacutectrica en el relleno sanitario Loma Los Colorados [17]Fuente elaboracioacuten propia
Figura 23 Sistema de Biodigestioacuten Predial para 40 vacas Chiscaihue 2015Fuente Biotecsur
Figura 24 Biodigestor estructura flexible tipo laguna Reumen 2015Fuente Biotecsur
asiacute riesgos de contaminacioacuten⁵ Es importante mencionar que los rellenos sanitarios no pueden considerarse tecnologiacuteas alternativas a los biodigestores puesto que la eficiencia de captacioacuten del biogaacutes generado en eacutestos dado que se trata de contenedores abiertos a la recepcioacuten de basura (no hermeacuteticos) fluctuacutea entre un 25 y 75 [18] Ello implica un desaprovechamiento de energiacutea e importantes emisiones de metano (un potente gas con efecto invernadero) a la atmoacutesfera Asimismo por el hecho que los nutrientes se mezclan con diversas sustancias toacutexicas del resto de basura en el caso de rellenos sanitarios no se produce biofertilizante aprovechable
29 Estado actual produccioacuten y uso de biogaacutes en la Regioacuten de Los Riacuteos
En la actualidad en la regioacuten se puede dar cuenta de tres experiencias piloto de produccioacuten de biogaacutes que permitiraacute generar energiacutea teacutermica para calentar agua y utilizarla en los diferentes procesos de produccioacuten o su uso en el hogar El primer piloto es un biodigestor para una lecheriacutea 40 vacas el segundo para una lecheriacutea de 70 vacas y tres pilotos domiciliarios
Caso 1En la localidad de Chiscaihue comuna de Riacuteo Bueno en noviembre de 2015 se instaloacute un SPB para 40 vacas utilizando un pozo como estructura soportante para el biodigestor y una cuacutepula flexible con geomembrana desmontable (Figura 23) El sistema cumple con tratar los purines de forma segura y limpia y generaraacute biogaacutes para calentar 80 litros de agua a 80degC y realizar el lavado de los equipos de la sala de ordentildea
Caso 2En la comuna de Paillaco sector Reumen en noviembre de 2015 se instaloacute un SPB para 70 vacas tambieacuten con sistema de cuacutepula flexible e impermeabilizacioacuten con geomembrana inferior lo que permite trabajar grandes voluacutemenes utilizando un pozo como estructura soportante del volumen interior (Figura 24) El sistema cumple con las normativas vigentes (DS 40 y DS 90) para el tratamiento de los purines de forma segura y limpia generando biogaacutes para calentar 150 litros de agua a 80degC y realizar el lavado de los equipos de la sala de ordentildea
⁵ Fuente wwwrexincl
Relleno sanitarioCampo de pozos
Estacioacuten de succioacuten y quema
Moacutedulos generadores
Transmisioacuten
Transformadores
29
Caso 3El antildeo 2015 la Gobernacioacuten Provincial de Valdivia desarrolloacute un estudio en el marco del proceso de modernizacioacuten y mitigacioacuten de riesgos del Ministerio del Interior sobre el autoabastecimiento hiacutedrico y energeacutetico a partir de la cosecha de aguas lluvias y la produccioacuten de biogaacutes a traveacutes del tratamiento de residuos orgaacutenicos que se llevoacute a cabo en zonas rurales de las comunas de Mariquina (sector costero) Maacutefil y Los Lagos (sector cordillerano) de la provincia de Valdivia proyecto en el cual se habilitaron tres pilotos con biodigestores de proceso continuo para uso domiciliario en la Provincia de Valdivia Los biodigestores operan con estieacutercol de bovino u ovino seguacuten sea la disponibilidad de recursos en cada sector Estos pilotos pretenden estimar la viabilidad del uso de energiacuteas proveniente de la generacioacuten de biogaacutes en sectores apartados de la provincia de Valdivia revalorizando los desechos animales disponibles disminuyendo la emisioacuten de metano y contribuyendo a suplir parte de la demanda energeacutetica necesaria en los hogares de familias rurales que trabajan economiacuteas de subsistencia o con micro emprendimientos cuyos procesos necesiten de energiacutea (ejemplo Artesaniacutea en lana especiacuteficamente el tentildeido de la misma) Estos pilotos estaacuten operando desde agosto de 2015 (figura 25)
210 Experiencias tecnoloacutegicas pertinentes a produccioacuten laacutectea ganadera
En la Regioacuten de Los Lagos existe la mayor cantidad de biodigestores del paiacutes relacionados con produccioacuten laacutectea ganadera existindo 3 tipos de instalaciones
Biodigestores de estructura riacutegida con gasoacutemetro externo de capacidad industrial Este tipo de plantas estaacuten instaladas en Purranque Osorno y Puerto Octay para tratar suero de leche en la produccioacuten quesera
Biodigestores de tipo laguna con estructura superior flexible (gasoacutemetro integrado) para lecheriacuteas principalmente para lecheriacuteas pequentildeas a medianas Este tipo de biodigestores estaacuten instalados en predios lecheros para tratar los purines generados en los patios de espera utilizando el biogaacutes para generar electricidad y calor
Biodigestores de tipo estructura riacutegida y gasoacutemetro flotante principalmente para instalaciones domiciliarias y sistemas de produccioacuten a pequentildea escala Como se mencionoacute anteriormente estos modelos de biodigestores se han instalado tambieacuten en la Regioacuten de los Riacuteos para tratar los desechos de los bantildeos y excrementos de animales
En los biodigestores domiciliarios las bostas recogidas se licuan con agua para ingresarlas al biodigestor (Figura 26) Junto con el puriacuten de animales se puede ingresar las aguas negras y agregar otros desechos orgaacutenicos disponibles como ldquobagazordquo de la produccioacuten de chicha excremento de perros excremento de aves gallinas etc
Figura 25 (A - B - C) Biodigestores de estructura rigida y domo flotante en la Regioacuten de Los Riacuteos 2015Fuente Valentina Torres (A) Patricio Castro (B y C)
A
B
C
30
Figura 26 (A-B) Recoleccioacuten mezcla y llenado biodigestor domiciliario 2008Fuente Biotecsur
Figura 28 Biodigestor estructura flexible para 80 vacas Puyehue 2013Fuente Biotecsur
Es importante destacar que los biodigestores de geomembrana flexible en su mayoriacutea son bolsas con una entrada y una salida por lo que no permiten una limpieza adecuada Esto provoca que se colmate o se sature de solidos (fibra) despueacutes de 2 a 3 antildeos aproximadamente en los casos en que el sustrato que ingresa contiene mucha fibra y poca agua obligando a reemplazar la bolsa completa Es por esta razoacuten que se recomienda instalar biodigestores con cuacutepula desmontable ya sea flexible o riacutegida con gasoacutemetro (Figura 27) que permita realizar limpieza y ademaacutes instalar un buen sistema de rejilla o separacioacuten de soacutelidos antes de ingresar al biodigestor
Ambas tecnologiacuteas Estructura Riacutegida (fibra de vidrio plaacutestico) y Estructura Flexible (figura 28) estaacuten disponibles en el sur de Chile Para predios con maacutes de 11 vacas y que producen en promedio maacutes de 100 litros de purines por diacutea es conveniente considerar biodigestores de estructura flexible ya que los voluacutemenes son maacutes grandes lo que dificulta trabajar con estructuras riacutegidas por los costos de transporte y montaje
Figura 27 Biodigestor domiciliario de estructura riacutegida y cuacutepula flexible para 20 cerdos biogaacutes para cocinar 2008Fuente Biotecsur
A B
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33
Alfredo Erlwein y Eliana Sotomayor
3 ESTIMACIOacuteN DE LA PRODUCCIOacuteN DE BIOMASA GENERACIOacuteN DE BIOGAacuteS Y SU POTENCIAL ENERGEacuteTICO
34
31 Estimacioacuten de las distintas biomasas residuales agropecuarias disponibles para la generacioacuten de biogaacutes en la Regioacuten de Los Riacuteos
La biomasa es toda materia orgaacutenica⁶ en su estado inicial o aquella procedente de la transformacioacuten natural o artificial de la misma La bioenergiacutea o energiacutea de la biomasa corresponde a toda la energiacutea proveniente de la quema directa de materia orgaacutenica o a traveacutes de los combustible derivados de eacutesta (ya sea en estado gaseoso como el biogaacutes o en forma liacutequida como los biodiesel) [19] El hecho de que se trate de una transformacioacuten reciente excluye de este grupo a los combustibles foacutesiles como el carboacuten el petroacuteleo o el gas natural [19] [20] Seguacuten su origen la biomasa puede clasificarse en
Natural Corresponde a toda la materia orgaacutenica que se encuentra en la naturaleza sin ninguacuten tipo de intervencioacuten humana como por ejemplo el material orgaacutenico muerto en un bosque
Residual Proveniente de procesos orgaacutenicos (como los agropecuarios) o artificializados (como los agroindustriales) Algunas veces esta biomasa puede tener alguacuten valor y es posible su recoleccioacuten pasando de ser un residuo a un insumo productivo
Agriacutecola Corresponde a la biomasa de cultivos agriacutecolas
Es importante destacar que si bien la bioenergiacutea proveniente de biomasa agriacutecola (cultivos) es teacutecnicamente posible ha sido realizada en diversos paiacuteses y presenta un dilema eacutetico en relacioacuten a la seguridad alimentaria cuando superficies de aptitud agriacutecola son utilizadas para la generacioacuten de energiacutea y no para el suministro de alimentos Adicionalmente teniendo en cuenta las proyecciones mundiales del crecimiento demograacutefico y el aumento de la degradacioacuten de tierras producto del manejo inadecuado la erosioacuten el cambio climaacutetico y la viabilidad de la bioenergiacutea a traveacutes de cultivos agriacutecolas no resulta una alternativa sostenible y justa a los combustibles foacutesiles En contraposicioacuten la bioenergiacutea y en particular el biogaacutes proveniente de residuos agriacutecolas se visualiza como una tecnologiacutea clave en la transicioacuten hacia una era de energiacuteas renovables pues no solo utiliza como insumo desechos de un proceso anterior sino que permite generar energiacutea con bajo impacto ambiental y social En consideracioacuten con lo anterior el potencial de biogaacutes soacutelo se calculoacute en base a la existencia de residuos dejaacutendose fuera los cultivos agriacutecolas en este estudio
No obstante es relevante notar que en determinadas situaciones el uso de cantidades limitadas de cultivos agriacutecolas para la produccioacuten de biogaacutes podriacutea generar beneficios y externalidades positivas en la disminucioacuten de la presioacuten sobre el bosque en el caso de comunidades rurales que dependen de lentildea para la generacioacuten de calor y cocina (ver ejemplo en capiacutetulo 334)
⁶ Compuesto proveniente de restos de organismos vivos o muertos La parte viva son las raiacuteces de las plantas bacterias lombriacuteces algas hongos etc La parte muerta son los restos muertos o en descomposicioacuten hojarascas madera y estieacutercol wwwfaoorgdocrep009ah645sAH645S05htm
La bioenergiacutea y en particular el
biogaacutes provenientes de
residuos agriacutecolas se visualizan como
una tecnologiacutea clave
en la transicioacuten hacia una era de energiacuteas renovables
35
311 Aspectos metodoloacutegicos
Para efectos de caacutelculo se consideraron diversas fuentes bibliograacuteficas disponibles en algunos casos el estudio se enfocoacute en anaacutelisis de casos detallaacutendose todos estos a lo largo del capiacutetulo Asimismo una importante base metodoloacutegica la constituyen tesis de pre y postgrado especiacuteficas en relacioacuten a estimacioacuten de potenciales de biogaacutes en la Regioacuten de Los Riacuteos [19] [20] [21] dirigidas por el primer autor de este capiacutetulo en donde se plantean estructuras y meacutetodos de investigacioacuten al tiempo que se generan bases de datos e informacioacuten relacionada Toda esta informacioacuten es actualizada en el presente estudio y ampliada a otros recursos no estudiados previamente Soacutelo se incluyeron recursos del sector agropecuario no consideraacutendose otras materias primas con potencial de produccioacuten de biogaacutes tales como los lodos de plantas de tratamiento de aguas o de salmonicultura Tampoco fueron considerados los cultivos agriacutecolas para bioenergiacutea puesto que tal como se analiza en el texto eacutestos son cuestionados ambiental y eacuteticamente a excepcioacuten de casos justificados de pequentildea escala
Dentro de los supuestos asumidos en este capiacutetulo se encuentran
Lecheriacuteas
Energiacutea biogaacutes=6 Kwhmsup3 (se asume 60 de metano) Dilucioacuten de purines constante y equivalente a 50 Periacuteodo produccioacuten lechevaca= 6 mesesantildeo⁷ Condiciones y superficie de corralanimal constante⁸ Produccioacuten de fecasanimal constante 10 del peso vivo⁹ Diferencia de pesoanimal seguacuten segmento productivo
Ferias Ganaderas
Funcionamiento 52 semanas antildeo 1 diacutea semana Permanencia de animales 15 diacuteas semana Rendimiento de estieacutercol liacutequido 40 msup3 de biogaacutes estieacutercol liacutequido
Productores de cerdos
Recoleccioacuten de estieacutercol 40 de estimacioacuten en base a diversas situaciones animales en pastoreo pastoreo con encierro nocturno y estabulacioacuten permanente
Rendimiento de estieacutercol liacutequido 60 msup3 estieacutercol liacutequido
Aves
70 msup3 biogaacutes msup3 estieacutercol
⁷ Se asume que en la AFC y pequentildea agricultura los partos y produccioacuten lechera se concentran en el periacuteodo primaveral tendiendo a la estacionalidad maacutes que al funcionamiento continuo Asimismo se asume que en este segmento productivo los periacuteodos de lactancia son menores que en los planteles altamente tecnificados o de gran escala
⁸ La cantidad de purines de un plantel estaacute determinada por la capacidad de recoleccioacuten de estieacutercol (principalmente en los patios de espera) y el grado de dilucioacuten (determinado fuertemente por la separacioacuten de aguas lluvias a traveacutes de techumbre y canaletas) La extensioacuten de los patios y techumbres variacutea sustantivamente entre planteles variabilidad que se obviacutea para efectos de caacutelculo
⁹ Como se aprecia posteriormente se establecen pesos por animal diferentes para cada tamantildeo de plantel bajo la premisa que planteles maacutes grandes y tecnificados presentaraacuten animales maacutes grandes (vacas de alta produccioacuten) que planteles menores
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Cerveceriacuteas
El porcentaje de metano de este tipo de biogaacutes es de 70 (alto) entonces la cogeneracioacuten tiene mayor eficiencia que generacioacuten de purines en AFC logrando 3Kwh teacutermico y 25Kwh eleacutectricomsup3 de biogaacutes
En este estudio se analizoacute la biomasa residual agroalimentaria disponible en la Regioacuten de Los Riacuteos con potencial para generacioacuten de biogaacutes clasificaacutendola como biomasa residual huacutemeda y biomasa residual soacutelida (Figura 29)
Figura 29 Clasificacioacuten de biomasas agropecuarias residuales analizadas en este estudio (adaptado de CNE-GTZ [22])
BIOMASA
Biomasa soacutelida
Biomasa liacutequida
Estieacutercol aviacutecola
Industria cervecera
Estieacutercol vacuno
Estieacutercol porcino
Ferias ganaderas
Industria quesera
Residuos de matadero
Dado que las diferentes biomasas variacutean en formato (liacutequido o soacutelido) el contenido de humedad y potencial de generacioacuten de biogaacutes no son presentadas comparativamente en este capiacutetulo sino en el proacuteximo en teacuterminos de produccioacuten de biogaacutes potencial
312 Biomasa residual liacutequida
Se considera biomasa residual liacutequida a aquellos residuos que contienen menos del 10 de materia seca Entre ellos es posible destacar a los residuos provenientes del tratamiento de aguas residuales domiciliarias la agroindustria y los procesos agropecuarios (purines de porcino y vacuno) [20]
3121 Puriacuten de vacuno de lecheriacutea
El puriacuten de vacuno corresponde a la mezcla producida por las excretas y orina de las vacas el agua utilizada para el lavado de las instalaciones del plantel y las aguas lluvias captadas en los corrales de espera En el caso de las lecheriacuteas de la zona sur de Chile debido a la caracteriacutestica climaacutetica de alta pluviosidad las aguas lluvia y las aguas de lavado (de equipos e infraestructura) representan casi la mitad de los purines generados en las lecheriacuteas [20]
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En la regiones de Los Riacuteos y Los Lagos una vaca en ordentildea produce en promedio 105 litros puriacutendiacuteasup1ordm En general la generacioacuten de purines estaacute determinada por el manejo a nivel predial el sistema de produccioacuten ya sea estabulado (con recoleccioacuten de excretas) o en base a pastoreo (excretas en potrero no son utilizables) [21] y las dimensiones del patios de espera que determinan en gran medida la cantidad del agua lluvia colectada En la Regioacuten de Los Riacuteos los animales estabulados no alcanzan el 5 por lo cual la gran mayoriacutea del estieacutercol generado de caracteriacutesticas soacutelidas no es recolectado quedando como abono en los potreros pastoreados [22]
De acuerdo a la literatura y entrevistas realizadas a productores de la regioacuten de Los Riacuteos se determinoacute que un animal produce en excretas el equivalente al 10 de su peso vivo al diacutea y la dilucioacuten de las excretas es de aproximadamente un 50 [20] lo que resulta en una produccioacuten de puriacuten equivalente al 20 del peso vivo por vaca al diacutea Es importante considerar que lo anterior estima solo el periodo colectable el que corresponde entre a 3 a 4 horas diarias por 6 meses al antildeo por vaca en el caso de las explotaciones pequentildeas y medianas
Conjuntamente se determinoacute el peso promedio de la vaca en ordentildea de acuerdo a la clasificacioacuten de estratos seguacuten tamantildeo predial Los estratos se determinaron de acuerdo a la tenencia de vacas promedio en ordentildea por productor siendo mayor el peso en los planteles de mayor tamantildeo Esta segmentacioacuten se realizoacute en base a la clasificacioacuten realizada por el Instituto Nacional de Estadiacutesticas (INE) [23] el cual define como pequentildeos productores lecheros a aquellos que poseen un rebantildeo ganado de entre 10 a 49 cabezas De la misma manera el Instituto de Desarrollo Agropecuario (INDAP) se refiere a este segmento como Agricultura Familiar Campesina (AFC)rdquo sup1sup1 Para el segmento superior a 50 vacas promedio en ordentildea se realizoacute el anaacutelisis tambieacuten en base a la informacioacuten entregada por la Encuesta de Ganado Bovino [23] Los resultados se presentan en la tabla 6 Detalles de caacutelculo y coeficientes en anexo 731
sup1sup1 Los estratos definidos para el segmento de AFC se estructuraron en base a la informacioacuten entregada por los programas de fomento SAT PAP PDTI y PRODESAL de INDAP
sup1ordm Variacutea entre 34 a 260 lt puriacuten vaca diacutea
Tabla 6 Detalle de nuacutemero de animales y produccioacuten de purines por tamantildeo de explotacioacuten
Vacas en Vacas en Pesovaca Establo Purines ordentildea ordentildea (kg)sup1sup2 (hrdiacutea) (msup3antildeo)
0 a 9 1625 450 3 3336 10 a 24 4288 450 3 8804 25 a 49 3453 500 4 10503 50 a 99 8751 500 4 26618 100 a 299 17967 550 4 60115 300 y mas 81153 600 4 296208 Total 115148 405584
Fuente elaboracioacuten propia en base a INE 2011 [23]
Un animal produce en excretas el
equivalente al 10 de su peso vivo al diacutea y la dilucioacuten de las excretas es de
aproximadamente un 50
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De acuerdo a la tabla 6 se puede determinar que la Regioacuten de Los Riacuteos genera anualmente 405 mil msup3 de purines provenientes de la lecheriacutea de los cuales el 56 corresponde a explotaciones de pequentildeos productores
3122 Estieacutercol de porcino
El sector porcino no presenta cifras significativas en la Regioacuten de Los Riacuteos [24] A pesar de la existencia de empresas que elaboran productos en base a carne de cerdo en la regioacuten la mayoriacutea obtiene la materia prima desde criaderos ubicados en otras regiones como La Araucaniacutea y Biacuteo Biacuteo incluso a traveacutes de importaciones desde Canadaacute y Estados Unidos [25] No obstante la crianza de cerdos constituye una actividad que genera aportes a la economiacutea local especialmente en zonas rurales y sub-urbanas
Para propoacutesitos del estudio se estimoacute la disponibilidad de biomasa residual huacutemeda proveniente de la crianza de cerdo a partir de tres tamantildeos de explotacioacuten Ademaacutes se asumioacute una produccioacuten de 0003 msup3 de estieacutercoldiacutea [26] y una eficiencia de recoleccioacuten de un 40 En la tabla 7 se determina el total de cabezas de cerdo por estrato y la disponibilidad de produccioacuten anual de biomasa para este rubro en Los Riacuteos Detalles de caacutelculo y coeficientes en anexo 731
sup1sup2 Datos de peso de animales fueron obtenidos de entrevistas a productores de la Regioacuten
Tabla 7 Detalle de nuacutemero de cabezas de cerdo y produccioacuten de purines por tamantildeo de explotacioacuten en la Regioacuten de Los Riacuteos
Rango Cabezas de cerdos Estieacutercol (msup3antildeo)Menos de 50 cabezas 31924 13983Maacutes de 50 y menos de 500 1594 698Maacutes de 500 700 307Total 34218 14988
Fuente Elaboracioacuten propia en base al Censo Silvoagropecuario 2007 [24]
De acuerdo a la tabla anterior la disponibilidad de materia orgaacutenica generada por la produccioacuten de porcinos en la Regioacuten de los Riacuteos es de 15 mil msup3antildeo El segmento que corresponde a la agricultura familiar campesina (menos de 50 cabezas de porcino) genera un 93 de la biomasa total de excretas de porcinos producida en la regioacuten
3123 Ferias ganaderas
En la Regioacuten de Los Riacuteos existen dos ferias de remate FEGOSA ubicada en la comuna de Paillaco y Tattersall ubicada en la comuna de Riacuteo Bueno Para la estimacioacuten de la produccioacuten de biomasa (principalmente purines bovinos pero tambieacuten excretas de otras especies asiacute como residuos orgaacutenicos de las faenas) se utilizoacute la informacioacuten que ambos establecimientos publican semanalmente sobre precios y cantidad de animales rematados ademaacutes de la informacioacuten proveniente de entrevistas Detalle de entrevistas anexo 74
La disponibilidad de materia orgaacutenica
generada por la produccioacuten de porcinos en la Regioacuten de Los
Riacuteos es de 15 mil msup3antildeo
39 Tabla 8 Puriacuten producido seguacuten tipo de animal Tattersall Tabla 9 Puriacuten producido seguacuten tipo de animal FEGOSA
En relacioacuten al manejo de purines Tattersall almacena las aguas de lavado y posteriormente las traslada a una planta procesadora que filtra y separa los compuestos soacutelidos (excretas) de los liacutequidos Los liacutequidos son eliminados a traveacutes del alcantarillado y los soacutelidos son incorporados a las demaacutes excretas producidas semanalmente por los animales rematados y luego son retirados del recinto (anexo 742 entrevista Tattersal) FEGOSA por su parte realiza un manejo similar con las aguas de lavado Estas son almacenados en dos pozos purineros y una vez que los pozos se encuentran llenos los purines son trasladados a una planta procesadora (anexo 745 entrevista FEGOSA)
Para la determinacioacuten de la disponibilidad de biomasa residual huacutemeda de las ferias de ganado se analizaron datos de la temporada 2014 considerando 51 remates para el caso de Tattersal y 52 para FEGOSA Ademaacutes seguacuten informacioacuten recopilada en terreno se determinoacute una permanencia de 15 diacuteas promedio de los animales en ambas ferias
Los paraacutemetros utilizados para determinar la cantidad de puriacuten producido por animal se obtuvieron del estudio de Deublein y Steinhauser [32] (informacioacuten detallada en el anexo 731) En las tablas 8 y 9 se detallan las cantidades de estieacutercol liacutequido producido seguacuten tipo de animal para cada feria
Feria Tipo de Puriacuten animal Cabezasantildeo (msup3antildeo)
Bovinos 40197 123000
Tattersall Porcinos 2686 827
Ovinos 3599 1455
Equinos 7 18
Total 46489 125308
Feria Tipo de Puriacuten animal cabezasantildeo (msup3antildeo)sup1sup3
Bovinos 34676 57909
FEGOSA Porcinos 1785 280
Ovinos 1784 670
Equinos 258 664
Total 38503 59523
sup1sup3 Diferencias en produccioacuten de puriacutencabeza entre ferias se debe a diferente tipos de ganado en remates En el caso de vacunos dado por proporciones de vacas vacunos de engorda vacas de produccioacuten lechera bueyes toro de reproduccioacuten vacunos joacutevenes (2 antildeos) y ternero de crianza (1 antildeo) Vacas vacunos de engorda
Seguacuten las tablas anteriores es posible determinar que la mayor cantidad de materia orgaacutenica es producida en Tattersall la que junto con la biomasa generada por FEGOSA suman aproximadamente 185 mil msup3 de biomasa residual liacutequida proveniente de ferias ganaderas en la Regioacuten de Los Riacuteos
3124 Industria quesera
Las materias primas animales y vegetales para la elaboracioacuten de productos alimenticios generan abundantes residuos susceptibles de ser aprovechados para la produccioacuten de biogaacutes El uso de estos residuos incrementa la productividad en las plantas productoras dando simultaacuteneamente una solucioacuten a problemas ambientales
Fuente Elaboracioacuten propia Fuente Elaboracioacuten propia
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Dentro de los residuos provenientes de la agroindustria con mayor potencial en la Regioacuten de Los Riacuteos se encuentra la industria laacutectea y caacuternica [27]
En la Regioacuten se elaboran diversos productos derivados de la leche tales como quesos queso fresco y quesillo leche fluida mantequilla crema fresca manjar yogurt y otros siendo quesos dentro de los productos con igual unidad de medida (kilogramos) el producto que presenta mayor elaboracioacuten (kg) [28] Por otro lado de la totalidad de los productos laacutecteos la produccioacuten de queso es la uacutenica que genera un residuo (o subproducto seguacuten el uso que se le deacute) de alta carga orgaacutenica llamado ldquolactosuerordquo
El lactosuero fue considerado por largo tiempo como un desecho difiacutecil de tratar y eliminar debido a las grandes cantidades producidas en la industria del queso Sin embargo actualmente es una de las materias primas maacutes usadas en el aacutembito alimentario Su principal aplicacioacuten es la alimentacioacuten animal especialmente como sustituto de la leche en la alimentacioacuten de criacuteas de rumiantes y porcinos pero tambieacuten en procesos de criacutea y engorde Sin embargo la recogida y posterior secado del lactosuero para la obtencioacuten de productos en polvo resulta uacutenicamente rentable para grandes voluacutemenes de lactosuero por lo que las pequentildeas y medianas queseriacuteas no pueden almacenar en sus instalaciones las cantidades necesarias para rentabilizar su transporte En estos casos las opciones de gestioacuten pasan por su eliminacioacuten mediante vertido la aplicacioacuten a terrenos o su uso directo en alimentacioacuten animal alternativas que sin embargo presentan riesgos tanto ambientales como sanitarios si no se realizan de manera adecuada y controlada Hoy en diacutea la posibilidad de introducir un tratamiento bioloacutegico para el lactosuero como la digestioacuten anaerobia se presenta como una opcioacuten factible que puede permitir gestionar y valorizar econoacutemicamente este sustrato gracias al aprovechamiento energeacutetico del biogaacutes [29] [25]
En la Regioacuten de Los Riacuteos la produccioacuten de queso fue de 515 millones de kilogramos durante el 2013 cifra inferior en -01 (003 millones de kilos menos) que el 2012 representando 444 del total de queso producido a nivel nacional [28] Actualmente en la Regioacuten existen 39 faacutebricas en funcionamiento autorizadas por el Servicio de Salud (anexo 732) las cuales para fines praacutecticos de este estudio seraacuten divididas en laacutectea mayor y laacutectea menor seguacuten se define a continuacioacuten
bull Laacutectea mayor corresponde a las plantas lecheras cuyos antecedentes productivos son recopilados mensualmente por la Oficina de Estudios y Poliacuteticas Agrarias ODEPA Se le denomina mayor porque entre ellas se encuentran las empresas que procesan un volumen de leche superior a la industria laacutectea menor [28]
bull Laacutectea menor corresponde a las empresas cuyos antecedentes son recopilados trimestralmente por el Instituto Nacional de Estadiacutesticas y que en general cuentan con niveles de produccioacuten menor [28]
En este estudio se asumioacute que la mayor parte de estos residuos corresponden a lactosuero sin considerar los residuos provenientes del lavado de estanques derrames u otros Ademaacutes de acuerdo a informacioacuten bibliograacutefica [27] y datos recopilados en entrevistas a productores se estimoacute que por kilogramo de queso producido se generan 9 kilogramos de suero
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Tabla 10 Generacioacuten anual de suero huacutemedo seco y materia orgaacutenica en la Regioacuten
INDUSTRIA Queso promedio Suero huacutemedo Suero seco Materia orgaacutenica anual 2013-2014 (kg) (kg) (kg) (Ton MS)Laacutectea menor 1458477 13126289 787577 689Laacutectea mayor 49843252 448589264 26915356 23551Total 51301728 461715552 27702933 24240
Seguacuten la tabla 10 la disponibilidad estimada de materia orgaacutenica proveniente de la industria quesera en la Regioacuten de Los Riacuteos es de 24 mil toneladas de las cuales el 3 corresponde a productores del segmento ldquolaacutectea menorrdquo
3125 Residuos de beneficio de ganado (mataderos)
La actividad industrial de matanza de ganado genera una gran cantidad de residuos soacutelidos de variada composicioacuten provenientes de las diferentes etapas del proceso Dentro de estos residuos soacutelidos se encuentran subproductos no utilizados (viacutesceras verdes cabezas patas) subproductos utilizados (viacutesceras rojas cuero) grasas estieacutercol contenido ruminal y decomisos de matadero Estos residuos suponen un sustrato muy adecuado para la biometanizacioacuten [30]
Aproximadamente entre un 20 y un 50 del peso del animal no es apto para el consumo [20] Por lo tanto la mayor parte de los desechos deben manejarse cuidadosamente en lo referente a su minimizacioacuten recoleccioacuten procesamiento y uso (reutilizacioacuten) lo que disminuye considerablemente los dantildeos ocasionados al medio ambiente a los recursos naturales renovables y a la salud humana [30]
Para el anaacutelisis potencial de produccioacuten de biogaacutes a partir de residuos de mataderos en la Regioacuten de Los Riacuteos en base a la metodologiacutea desarrollada por Vermehren [27] se cuantificaron los residuos de dos mataderos autorizados Frigoriacutefico Valdivia y Frigoriacutefico Balmaceda (en adelante FRIVAL y FRIGOBAL respectivamente) Para poder determinar la cantidad de residuos de beneficio de ganado soacutelo se consideraron ambas plantas de procesamiento dejando de lado otras fuentes posibles tales como mataderos clandestinos o faenamientos realizados en sectores rurales En el caso de la planta FRIGOBAL el flujo de residuos anuales se encuentra disponible en la Superintendencia de Servicios Sanitarios (SISS) y se utilizoacute como base la misma informacioacuten utilizada para la planta FRIVAL (Tabla 33 anexo 731)
De esta forma seguacuten el promedio de la produccioacuten regional de queso para laacutectea mayor y laacutectea menor entre los antildeos 2013 y 2014 con datos de ODEPA y la cantidad de suero generado por unidad de queso producido se estimoacute la generacioacuten anual de lactosuero para la regioacuten (ver tabla 10) Detalle de coeficientes de caacutelculo en tabla 32 anexo 731
La disponibilidad estimada de
materia orgaacutenica proveniente de la industria quesera
en la Regioacuten de Los Riacuteos es de
24 mil toneladas
Fuente Elaboracioacuten propia
42
Para estimar los residuos de ambos mataderos se utilizoacute como base lo expuesto en la Declaracioacuten de Impacto Ambiental de la planta FRIVAL presentado en el Sistema de Evaluacioacuten Ambiental [24] en donde se caracterizan sus RILEs (tabla 34 anexo 731) El volumen del flujo diario de residuos liacutequidos generados en la planta FRIVAL es de 650 msup3 [31] asumiendo un funcionamiento de la planta durante los 365 diacuteas del antildeo De acuerdo a esto y considerando los datos presentados en las tablas 33 y 35 del anexo 731 se obtuvieron los valores de materia seca La cantidad total de materia orgaacutenica para la planta FRIVAL fue de 495 tonantildeo y FRIGOBAL 25 tonantildeo
313 Biomasa residual soacutelida
La biomasa residual soacutelida incluye a todos los productos orgaacutenicos no utilizados en las actividades agriacutecolas y ganaderas las forestales y la de los procesos de las industrias agroalimentarias y de transformacioacuten de la madera Algunos ejemplos de este tipo de biomasa son la paja el orujo desechos de poda y raleos aserriacuten residuos de matadero aceites y grasas lodos provenientes de plantas de tratamiento de aguas (industriales y domeacutesticas) residuos soacutelidos urbanos y estieacutercol aviacutecola [20]
3131 Estieacutercol aviacutecola
El estieacutercol aviacutecola se considera como biomasa residual soacutelida para las aves destinadas a la produccioacuten de carne este estieacutercol se halla mezclado con una cama de aserriacuten denominaacutendose Guano de Ave para Carne (GAC) [20]
En este estudio se clasificoacute la produccioacuten de aves para la Regioacuten de Los Riacuteos en dos estratos definidos como pequentildea y mediana explotacioacuten [32] La disponibilidad de biomasa se estimoacute asumiendo que la produccioacuten diaria de estieacutercol liacutequido por ave es de 00001 msup3 [33] [26] con una eficiencia de recoleccioacuten del 50 A continuacioacuten la tabla 11 detalla la cantidad de biomasa disponible en pequentildeas y medianas explotaciones Seguacuten eacutesta la produccioacuten anual de biomasa residual soacutelida proveniente de las pequentildeas y medianas explotaciones de la Regioacuten de Los Riacuteos es de 66 mil msup3 al antildeo
Rango Total aves Estieacutercol animal (msup3antildeo)Pequentildeas explotaciones 270000 4928Medianas explotaciones 95000 1734Total 365000 6662
Tabla 11 Estieacutercol de aves seguacuten tamantildeo de explotacioacuten
El estieacutercol aviacutecola se considera
como biomasa residual soacutelida
a diferencia del estieacutercol
bovino y que al combinarse con agua (purines)
se clasifica como biomasa liacutequida
Fuente Elaboracioacuten propia
43
3132 Industria cervecera
La elaboracioacuten de la cerveza trae consigo la generacioacuten de residuos soacutelidos tales como orujo cerveceros (o bagazo) levaduras y los lodos generados durante el tratamiento de las aguas residuales En particular el bagazo constituye un residuo con valor ganadero bovino dado su alto contenido caloacuterico y alta palatabilidad pese a sus restricciones de aprovechamiento dada su raacutepida perecibilidad En caso de no poder aprovecharse estos residuos el proceso de digestioacuten anaerobia ofrece ventajas sustanciales para el tratamiento de los residuos orgaacutenicos generados por esta industria dada la posibilidad de generar energiacutea renovable a traveacutes de la generacioacuten de biogaacutes [34] En particular el bagazo dado su contenido caloacuterico presenta una buena generacioacuten de biogaacutes
El consumo de cerveza artesanal en Chile equivale soacutelo al 2 del total del mercado de bebestibles pero ha ido creciendo con fuerza en un orden del 30 anual [35]
Debido a su popularidad la industria de la cerveza se ha ido diversificando Es por eso que hoy en diacutea se puede hablar de tres categoriacuteas los cerveceros caseros las mini cerveceriacuteas y las cerveceriacuteas industriales [36]
bull Los cerveceros caseros poseen equipos rudimentarios que permiten repetir de forma casera la misma receta en distintas producciones
bull Las mini cerveceriacuteas (cerveceros artesanales pequentildeos fabricantes) tienen un equipamiento maacutes sofisticado que el de los cerveceros caseros tanques bombas filtros entre algunos pero no llegan al nivel de industrializacioacuten que otras cerveceriacuteas
bull Las cerveceriacuteas industriales poseen mayor equipamiento y tecnologiacutea en el proceso produciendo miles de litros que son comercializados en el mercado nacional e internacional
En la Regioacuten de Los Riacuteos la produccioacuten de cerveza ha aumentado considerablemente durante los uacuteltimos antildeos existiendo actualmente un total de 23 cerveceriacuteas formalizadas y 8 en viacuteas de formalizacioacuten [37]
Del grupo de las 23 empresas formalizadas existentes en la Regioacuten de Los Riacuteos se determinoacute la produccioacuten de bagazo para 4 empresas representativas del grupo de mini cerveceriacuteas (cerveceros artesanales pequentildeos fabricantes) De acuerdo a la informacioacuten recopilada en entrevistas realizadas a los productores (anexo 77) se estimoacute una equivalencia de 3 a 4 kilos de malta por litro de cerveza y un 27 de materia seca para bagazo seguacuten lo determinado en anaacutelisis de laboratorio A continuacioacuten en la tabla 12 se detalla la produccioacuten de bagazo para cada empresa
44
Tabla 12 Produccioacuten de cerveza y bagazo para 4 empresas de la Regioacuten de Los Riacuteos
Empresas Litros cerveza antildeo Kg maltaantildeo Kg bagazoantildeoA 204000 51000 86400B 16800 4800 8132C 7680 2400 4066D 14400 4800 8132Total 242880 63000 106730
En base a informacioacuten recopilada se estimoacute que la produccioacuten de cerveza de los 4 productores presentados en la tabla 12 representan el 5 de la produccioacuten de la Regioacuten Es decir la produccioacuten de cerveza de la Regioacuten de Los Riacuteos bordea los 50 mil hectolitros lo que representa una produccioacuten de 2 mil toneladas de bagazo al antildeo
32 Potencial teoacuterico de biogaacutes a partir de las biomasas disponibles
321 Aspectos metodoloacutegicos
Este capiacutetulo tiene como objetivo estimar el potencial teoacuterico de biogaacutes es decir la metanizacioacuten de toda la materia orgaacutenica disponible seguacuten se calculoacute en el capiacutetulo anterior Es importante afirmar que pese a que los recursos de biomasa pueden variar bastante a lo largo del paiacutes o incluso el mundo la produccioacuten de biogaacutes por tipo de biomasa particular deberiacutea ser relativamente constante dado que la biodigestioacuten es un proceso relativamente invariante si se cumplen condiciones miacutenimas de funcionamiento Es por ello que utilizar datos referenciales de otros paiacuteses de condiciones similares (como paiacuteses con clima templado lluvioso como en la Regioacuten de los Riacuteos) constituye una fuente de informacioacuten relativamente confiable respecto de las producciones potenciales Desgraciadamente las tecnologiacuteas para pequentildeos y grandes predios o industrias existentes difieren mucho respecto a costos y a rendimientos por lo que realizar generalizaciones es riesgoso e impreciso Por esta razoacuten se decidioacute utilizar los factores de conversioacuten estandarizados y maacutes frecuentes en la bibliografiacutea existente de manera de lograr representatividad de la informacioacuten
En la tabla 13 se muestran los factores de conversioacuten de biogaacutes seguacuten la fuente de la biomasa estimados a partir de datos bibliograacuteficos [1] En el caso de los purines de lecheriacutea el factor de conversioacuten surge ademaacutes de la experiencia de la empresa Biotecsur en lecheriacuteas de las regiones del sur de Chile En el caso del bagazo de cerveceriacutea el valor fue estimado en base a resultados experimentales de produccioacuten de biogaacutes a partir de bagazo cervecero realizados por el autor en el Instituto de Ingenieriacutea Agraria y Suelos Universidad Austral de Chile
Fuente Elaboracioacuten propia
45
Rango Total purines (msup3antildeo) Biogaacutes (msup3 antildeo) 0 a 9 3336 83408 10 a 24 8804 220095 25 a 49 10503 262572 50 a 99 26618 665441 100 a 299 60115 1502865 300 y maacutes 296208 7405211 TOTAL 405584 10139592
Tabla 13 Factores de conversioacuten de materia orgaacutenica en biogaacutes
Tabla 14 Potencial valor teoacuterico de generacioacuten de biogaacutes a partir de la digestioacuten anaeroacutebica de purines de vacunos de lecheriacutea
Biomasa Factor conversioacuten Biogaacutes (Lt) Biomasa (kg o Lt)sup1⁴ Lecheriacuteas - purines 25Queseriacutea-suero 46Ferias ganaderas-estieacutercol 40Cerdos- estieacutercol 40Aves-estieacutercol 70Bagazo de cerveceriacutea 110
De esta manera con los factores de conversioacuten y en base a las cantidades de biomasa disponibles abordadas en el capiacutetulo anterior se calcularon los potenciales regionales de biogaacutes Ademaacutes del caacutelculo de los potenciales regionales totales se calculoacute el potencial de generacioacuten de biogaacutes de la produccioacuten a pequentildea escala esto es cultivos en agricultura familiar campesina (Agricultura de Subsistencia y Pequentildeo Agricultor) produccioacuten laacutectea menor (suero) productores de cerdos de menos de 50 cabezas y pequentildeas explotaciones de aves y cerveceriacutea artesanal
322 Potencial teoacuterico de biogaacutes de biomasa residual liacutequida
3221 Puriacuten de vacuno de lecheriacutea
El caacutelculo del potencial de generacioacuten de metano a partir del puriacuten de vacuno se realizoacute para productores con menos de 50 vacas en ordentildea mediante la informacioacuten proveniente del INDAP y para productores con un plantel mayor a 50 vacas en ordentildea de acuerdo a la informacioacuten obtenida por el INE En la tabla 14 se presenta el total de purines producidos por vacunos en ordentildea en la Regioacuten de Los Riacuteos seguacuten los resultados obtenidos en el capiacutetulo 31 Sobre la base de esta informacioacuten se calculoacute un valor teoacuterico de generacioacuten de biogaacutes para cada segmento En el anaacutelisis se consideroacute que por cada msup3 de puriacuten se producen 25 msup3 de biogaacutes
sup1⁴ Kiloacutegramos en caso de residuos soacutelidos litros en caso de residuos liacutequidos
El caacutelculo del potencial de
generacioacuten de metano a partir del
puriacuten de vacuno se realizoacute para
productores con menos de 50 vacas
en ordentildea mediante la informacioacuten
proveniente de INDAP
Fuente Elaboracioacuten propia
Fuente Elaboracioacuten propia
46
3222 Estieacutercol de porcino
En la tabla 15 se presenta el potencial teoacuterico de generacioacuten de biogaacutes a partir de la digestioacuten anaerobia de estieacutercol para cada tamantildeo del productor seguacuten cabezas de ganado porcino el cual fue determinado en este capiacutetulo Para los caacutelculos se consideroacute una eficiencia de recoleccioacuten de materia orgaacutenica del 40 y una produccioacuten de 40 msup3 por cada msup3 de estieacutercol
Tabla 15 Produccioacuten de biogaacutes porcino
Tabla 16 Produccioacuten estimada de biogaacutes para las industrias laacutecteas de la Regioacuten de Los Riacuteos
Rango Total estieacutercol liacutequido Biogaacutes (msup3antildeo) (msup3animalantildeo) Menos de 50 cabezas 13983 559308Maacutes de 50 y menos de 500 698 27927Maacutes de 500 307 12264Total 599499
3223 Ferias ganaderas
Para el caso de ferias ganaderas se consideroacute una produccioacuten de 40 msup3 de biogaacutes por cada msup3 de puriacuten estieacutercol Por lo tanto la produccioacuten potencial de biogaacutes al antildeo para Tatterssall y FEGOSA es de 5012331 msup3 y 2380917 msup3 respectivamente
3224 Residuos de la industria quesera
Considerando un promedio entre el valor superior e inferior del rango expuesto en el anexo 76 y un rendimiento de biogaacutes de 875 (msup3Ton MOS) se calculoacute la cantidad de biogaacutes para la industria laacutectea mayor y menor Para la industria laacutectea mayor tambieacuten se calculoacute a nivel de planta obtenieacutendose los siguientes resultados
INDUSTRIA Materia orgaacutenica (Ton MS) Biogaacutes (msup3 antildeo)Laacutectea Menor 689 602989Laacutectea Mayor 23551 20607069Total regioacuten 24240 21210058
3225 Mataderos
Para el caacutelculo de potencial de produccioacuten de biogaacutes de FRIVAL las grasas fueron separadas de los RILEs seguacuten lo sentildealado en la Declaracioacuten de Impacto Ambiental (SEIA 2005) Por lo tanto para el caacutelculo total de biogaacutes se analizoacute por una parte el potencial de las grasas y por otra el potencial del resto del RIL utilizando en ambos casos factores de conversioacuten especiacuteficos para las grasas y para el RIL
Fuente Elaboracioacuten propia
Fuente Elaboracioacuten propia
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Paraacutemetro Biogaacutes (msup3antildeo)Soacutelidos suspendidos 174331Aceites y grasas 87329TOTAL 261660
Tabla 17 Potencial de biogaacutes Planta FRIVAL
Cabe destacar que tal como se aprecia en la tabla 34 del anexo 731 los valores de soacutelidos suspendidos sumados a los de aceites y grasas son significativamente inferiores a los de la DBO5 (que es una variable indicadora de la cantidad de materia orgaacutenica disponible para los microorganismos) Sin embargo no se encontraron indicadores adecuados para transformar esta uacuteltima variable en biogaacutes por lo tanto se utilizaron los soacutelidos suspendidos y las grasas para esto de modo que es posible una subestimacioacuten del potencial para esta industria [27] Los resultados se muestran en la tabla 17
Para estimar los residuos generados en la planta FRIGOBAL se consideroacute el volumen de RILEs generados seguacuten lo sentildealado por la Superintendencia de Servicios Sanitarios informacioacuten que entregoacute a este organismo la planta de tratamiento de aguas residuales de la empresa Essal para el antildeo 2011 en la comuna de La Unioacuten [27] De acuerdo a estos datos se estimoacute el potencial de produccioacuten de biogaacutes del frigoriacutefico En la tabla 18 se sentildeala el potencial de produccioacuten de biogaacutes para ambas empresas
Tabla 18 Potencial regional de generacioacuten de biogaacutes en la industria de matadero
Planta Biogaacutes (msup3antildeo)FRIVAL 261660FRIGOBAL 13269Total 274929
323 Potencial teoacuterico de biogaacutes de biomasa residual soacutelida
3231 Estieacutercol aviacutecola
De acuerdo al total de biomasa residual determinada se calculoacute el potencial teoacuterico de biogaacutes generado a partir del estieacutercol de la crianza y engorde de aves para pequentildeas y medianas explotaciones en la Regioacuten de Los Riacuteos En la tabla 19 se presenta el potencial teoacuterico de biogaacutes generado a partir del estieacutercol de la crianza y engorde de aves para pequentildeas y medianas explotaciones de la regioacuten
Para los caacutelculos se estimoacute una eficiencia de recoleccioacuten de biomasa de un 40 y una produccioacuten de 70 msup3 de biogaacutes por cada msup3 de estieacutercol
Fuente Elaboracioacuten propia
Fuente Elaboracioacuten propia
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Rango Estieacutercol (msup3 antildeo) Biogaacutes (msup3 antildeo)Pequentildeas explotaciones 4928 344925Medianas explotaciones 1734 121363TOTAL 6662 466288
3232 Residuos de la industria cervecera
En la tabla 20 se muestra el potencial teoacuterico regional de generacioacuten de biogaacutes a partir de los desechos soacutelidos de la industria de la cerveza Para el caacutelculo se consideroacute que por cada kilo de bagazo se producen 110 lt de biogaacutes y se asume que 4 cerveceriacuteas entrevistadas constituyen el 5 del mercado cervecero regional y un 20 de la cerveza artesanalsup1⁵ En cualquier caso el caacutelculo de biogaacutes entregado corresponde al potencial total teoacuterico regional Dado que en el caso de cerveceriacuteas grandes comuacutenmente utilizan el bagazo como subproducto para la alimentacioacuten animal el potencial praacutectico estariacutea sobre estimado
Tabla 20 Potencial de generacioacuten de biogaacutes a partir de los desechos soacutelidos de la industria de la cerveza
Tabla 19 Potencial teoacuterico de biogaacutes generado a partir del estieacutercol de aves
Empresas Bagazo kgantildeo Biogaacutes (msup3antildeo) A 86400 9504B 8132 894C 4066 447D 8132 894
Para el caacutelculo del potencial total maacuteximo se consideroacute el consumo promedio nacional por persona (36ltspersonaantildeo) aplicado a la poblacioacuten de la Regioacuten de Los Riacuteos (404400 habitantes) En el caso de la produccioacuten de pequentildea escala se consideroacute una produccioacuten total de 12 millones de litros anuales de cerveza artesanal
33 Estimacioacuten de la generacioacuten de energiacutea a partir de biogaacutes obtenido desde las distintas biomasas disponibles
331 Aspectos metodoloacutegicos
El presente capiacutetulo pretende entregar cifras referenciales respecto a la cantidad de bioenergiacutea disponible a partir de la generacioacuten con biogaacutes Para ello se consideraron los usos de biogaacutes para produccioacuten de energiacutea teacutermica (calor) y eleacutectrica Al respecto se presentaron los valores de contenido caloacuterico total y su equivalente en metros cuacutebicos de lentildea y kilos de gas licuado de manera de ponderar el valor de sustitucioacuten entre esos combustibles
sup1⁵ Incluida Cerveceriacutea Kunstmann
Fuente Elaboracioacuten propia
Fuente Elaboracioacuten propia
49
Para la cuantificacioacuten del calor utilizable (energiacutea teacutermica) se entrega el contenido caloacuterico total equivalente a una eficiencia del 100 En el caso de usar calderas de alta eficiencia (sobre 90) los valores de energiacutea teacutermica real se aproximan bastante a este valor No obstante para otros sistemas teniendo la eficiencia de la tecnologiacutea a emplear se obtiene directamente el potencial teacutermico real
La generacioacuten de energiacutea eleacutectrica se calcula con el potencial maacuteximo teoacuterico para toda la regioacuten pues la cogeneracioacuten con biogaacutes soacutelo es econoacutemicamente viable a mayor escala lo que dejariacutea fuera a la pequentildea agricultura en teacuterminos individuales pero no en teacuterminos colectivos (proyectos asociativos) Para el caso de la electricidad soacutelo se evaluacutea la utilizacioacuten de sistemas de cogeneracioacuten con motores de explosioacuten a gas por ser estos sistemas de comparativo bajo costo y alta eficiencia en relacioacuten a otras alternativas tecnoloacutegicas (eficiencia energeacutetica de 85 calor + electricidad)
Se presenta ademaacutes los equivalentes en msup3 de lentildea y kg de gas licuado como referencia a las dimensiones implicadas en fuentes alternativas comunes en la regioacuten Se utiliza lentildea por que es la opcioacuten teacutermica maacutes barata en la regioacuten y gas licuado por ser el segundo sustituto maacutes accesible teacutecnica y econoacutemicamente presentando similitudes con el biogaacutes
Para el caso del potencial de pequentildea escala soacutelo se evaluacutea el potencial teacutermico dado que los costos y eficiencias de escala de los sistemas de cogeneracioacuten soacutelo pueden lograrse desde una cantidad miacutenima de biomasa disponible que habitualmente solo es gestionada por productores de tamantildeo medio o grande
Se incluye un anaacutelisis de autosuficiencia de biogaacutes para la cocina de una familia rural campesina promedio Respecto a la estimacioacuten de autoabastecimiento como supuesto se asume que eacutestas usan hoy cocina a lentildea tienen suficiente biomasa residual disponible para el funcionamiento de un biodigestor domiciliario y en caso de que faltase se calcula el requerimiento de biomasa con recursos agriacutecolas al alcance como pequentildeas superficies de forraje o cultivos
332 Potencial regional total
Como resultado de los caacutelculos de produccioacuten de biogaacutes a partir de distintas biomasas se obtiene un potencial de generacioacuten regional anual de 403 millones de msup3 En la figura 30 se observan las contribuciones de cada tipo de biomasa al total regional En la tabla 21 se entregan los detalles de energiacutea involucrada
50
Figura 30 Composicioacuten del potencial de biogaacutes regional por tipo de biomasa
Como se mencionoacute previamente para el caacutelculo del total de energiacutea generada a partir del biogaacutes potencial en la regioacuten se consideroacute un solo uso a la vez es decir 100 del biogaacutes regional utilizado para calor o para cogeneracioacuten Por ello las cifras presentadas son soacutelo referenciales al potencial teoacuterico maacuteximo En base a los potenciales regionales de produccioacuten de biogaacutes obtenidos se calcularon los valores maacuteximos posibles de producir en generacioacuten teacutermica total (combustioacuten directa) y de generacioacuten teacutermica + eleacutectrica a traveacutes de sistemas de cogeneracioacuten ambas tecnologiacuteas existentes en el mercado
En relacioacuten al potencial teacutermico se consideroacute combustioacuten directa para efectos de sustitucioacuten con lentildea utilizaacutendose una efi ciencia teacutermica de 60 equivalente a la efi ciencia que presentan las estufas de doble combustioacuten Asimismo se consideroacute un contenido caloacuterico de 5 GJmsup3 de lentildea (con 20 humedad valor promedio de distintas especies nativas maacutes usadas) [25] Con ello se utilizoacute un valor de 00072 msup3 de lentildeamsup3 de biogaacutes En el caso de gas licuado se utilizoacute un valor equivalente a 134 Kwhkg lo que da una tasa de recambio de 244 msup3 de biogaacutes kg gas licuado
POTENCIAL REGIONAL DE BIOGAacuteS
El potencial caloacuterico a partir de biogaacutes en la
Regioacuten equivaldriacutea energeacuteticamente
al 6 de la lentildea consumida
Lecheriacuteas - Purines
Queseriacutea - suero
Ferias ganaderas
Cerdos
Aves
Cerveza
Mataderos
183
1512
06
07
251
526
183 251
403 millones msup3antildeo
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Tabla 21 Potencial regional biogaacutes total y maacuteximo teoacuterico de generacioacuten de energiacutea eleacutectrica y teacutermica
Lecheriacuteas - 10139592 60837550 26282 4545204 24335020 20279183 2315purines Queseriacutea- 21210058 127260349 54976 9507684 50904140 42420116 4842suero Ferias 7393249 44359492 19163 3314120 17743797 14786497 1688ganaderasCerdos 599499 3596996 1554 268733 1438798 1198999 137Aves 466288 2797725 1209 209019 1119090 932575 106Cerveza 234805 1408828 609 105254 563531 469609 54Mataderos 274929 1649574 713 123240 659830 549858 63Total 40318419 241910515 104505 18073255 96764206 80636838 9205
sup1⁶ Corresponde al contenido caloacuterico o energiacutea total Este valor corresponde a su vez al total de energiacutea teacutermica teoacuterica Utilizando la eficiencia de combustioacuten de una tecnologiacutea a emplear determinada se obtendraacute directamente el potencial teacutermico total En el caso de calderas de alta eficiencia la eficiencia puede sobrepasar el 90
Total Biogaacutes Contenido Equivalente Equivalente gas Cogen Cogen Potenciaregional (msup3antildeo) caloacuterico total Lentildea (msup3) licuado teacutermica eleacutectrica eleacutectrica (Kwh)sup1⁶ (Kg) (Kwh) (Kwh) (Kw)
333 Potencial regional de pequentildea escala
Se presenta el potencial de produccioacuten de energiacutea teacutermica de pequentildea escala a partir de biogaacutes y su equivalencia respecto a otros combustibles alternativamente utilizados a escala equivalente a agricultura familiar campesina (AFC) Para el caacutelculo se utilizaron los valores de transformacioacuten correspondientes a los estratos de pequentildea escala de produccioacuten presentados en este capiacutetulo Especiacuteficamente para cada tipo de biomasa se incluyoacute
bull Lecheriacuteas agricultura de subsistencia y pequentildeos agricultoresbull Queseriacutea laacutectea menorbull Estieacutercol de cerdos explotaciones menores de 50 cabezasbull Estieacutercol aves pequentildeas explotacionesbull Industria cervecera cervezas artesanales
En relacioacuten a los sistemas de cogeneracioacuten estos generalmente consisten en motores de combustioacuten interna cuya potencia activa generadores eleacutectricos al tiempo que generan agua caliente a partir de su refrigeracioacuten la cual se utiliza para alimentar redes de agua caliente a edificios o grupos de viviendas conocidas como redes distritales Los valores de cogeneracioacuten asumen una eficiencia de transformacioacuten a calor y electricidad de 24 y 20 KWmsup3 de biogaacutes respectivamente En la tabla 21 se presenta la capacidad de cogeneracioacuten teacutermica y eleacutectrica para cada biomasa analizada en este estudio
En la Regioacuten de Los Riacuteos al antildeo 2010 el consumo de productos derivados de la madera para energiacutea (principalmente lentildea) fue de 1790571 msup3 esteacutereos de los cuales el 84 es residual (rural 35 y urbano 49) comercial institucional 12 e industrial 4 (INFOR 2012) De esta manera el potencial caloacuterico a partir de biogaacutes en la Regioacuten equivaldriacutea energeacuteticamente al 6 de la lentildea consumida
Fuente Elaboracioacuten propia
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Tabla 22 Potencial regional biogaacutes de pequentildea escala y valores de sustitucioacuten de otros combustibles utilizados
Lecheriacuteas - purines 566075 3396450 6987 253751 Queseriacutea - suero 602989 3617933 7443 270298Cerdos 559308 3355851 6903 250717Aves 344925 2069550 4257 154617Cerveza 58701 352207 725 26314Total 2131999 12791992 26315 955696
Sector Biogaacutes Caloacuterico total Equivalente Equivalente (msup3 antildeo) (Kwh) Lentildea (msup3) gas licuado (Kg)
334 Estimacioacuten de autoabastecimiento de biogaacutes para cocina de una familia rural promedio
El concepto de reemplazo de cocina a lentildea tradicional por cocina con quemadores a biogaacutes podriacutea ser una interesante alternativa tecnoloacutegica para familias rurales especialmente en zonas aisladas o lejanas a centros poblados Entre las ventajas que este concepto presenta pueden mencionarse
bull Aprovechamiento de fuentes de biogaacutes disponibles en los predios Como se ha explicado anteriormente en el ambiente rural existe biomasa disponible de diversa iacutendole la que puede ser aprovechada para la produccioacuten de biogaacutes
bull Permite tratamiento de residuos Los residuos orgaacutenicos soacutelidos o liacutequidos sin descomponer pueden ser fuente de vectores malos olores y patoacutegenos En cualquier caso su disposicioacuten en el suelo o cuerpos de agua debe realizarse posterior a un tratamiento De esta manera la biodigestion puede considerarse un tratamiento parcial o en algunos casos total de los residuos para su aplicacioacuten o descarte
bull Independenciaautonomiacutea energeacutetica Por lo anterior los usuarios no dependen de las condiciones externas (disponibilidad y precios en la regioacuten paiacutes o internacionalmente) brindando la posibilidad de lograr una autosuficiencia de combustible a nivel domeacutestico
bull Comodidad de operacioacuten de cocina La operacioacuten de una cocina a gas no requiere los tiempos de encendido y calentamiento que requiere una cocina a lentildea (lo maacutes usado ruralmente) y permite dosificar el uso de combustible de acuerdo a la
sup1⁷ Al respecto ver siguiente subcapiacutetulo relativo a autosuficiencia energeacutetica para cocina de familia rural promedio
sup1⁸ En el caso el periacuteodo estival en el que no se requiere calefaccioacuten y donde todo el calor residual se pierde la eficiencia de una cocina a lentildea tradicional es mucho menor llegando a valores de transformacioacuten de 003350 m3 de lentildeam3 de biogaacutes como se analiza en el siguiente subcapiacutetulo
Para la referencia a combustibles alternativos se utilizoacute el equivalente a 00123 msup3 de lentildeamsup3 de biogaacutes dada las eficiencias equivalentes al uso de cocinas a lentildea tradicionalessup1⁷ con un 35 de eficiencia de combustioacutensup1⁸ Para el caso del gas licuado se utilizoacute el mismo valor utilizado para toda la regioacuten A continuacioacuten en la tabla 22 se presentan los resultados obtenidos en este estudio referente a la capacidad de generacioacuten de energiacutea del segmento definido como pequentildea escala
El concepto de reemplazo
de cocina a lentildea tradicional por cocina con quemadores a
biogaacutes podriacutea ser una interesante
alternativa tecnoloacutegica para familias rurales
Fuente Elaboracioacuten propia
53
necesidades precisas minuto a minuto Lo anterior simplifica la operacioacuten de la cocina y eleva considerablemente la eficiencia de uso
bull Mayor eficiencia energeacutetica y de recursos El sustituir una cocina a lentildea por una cocina a biogaacutes maacutes una estufa a lentildea de doble caacutemara (combustioacuten lenta) tiene importantes sinergias Dado que la eficiencia de una cocina a lentildea es de alrededor de un 35 mientras que la estufa de doble caacutemara es de aprox 60 la eficiencia para calefaccioacuten del sistema puede casi duplicarse Incluso eacutesta puede aumentarse auacuten maacutes siacute el agua caliente se obtiene a partir de un serpentiacuten instalado en la estufa de doble caacutemara en lugar de la cocina a lentildea Si a eso se le suma la mayor eficiencia para cocinar de una cocina a biogaacutes respecto a la cocina a lentildea [25] y todo el calor que no se usa antes y despueacutes de cocinar con cocina a lentildea el efecto de aumento en la eficiencia puede ser mucho mayor
bull Importante reduccioacuten de presioacuten sobre bosquesdeforestacioacuten Este punto es especialmente relevante Dado que la eficiencia caloacuterica del sistema puede duplicarse como se planteoacute en el punto anterior la demanda por lentildea puede reducirse a la mitad Ello implica una importante contribucioacuten a la disminucioacuten de la deforestacioacuten por consumo local de lentildea
Entre las desventajas de este tipo de sistemas puede mencionarse
bull Incertidumbre de aceptacioacuten de la tecnologiacutea Ante todo resulta vital conocer como eacutesta tecnologiacutea se adapta al modo de vida costumbres y conocimientos de las familias rurales de manera de saber si seraacute considerada una alternativa atractiva o no por eacutestas Al respecto el proyecto liderado por la Gobernacioacuten de Valdivia sup1⁹ seraacute clave para esclarecer esta incoacutegnita
bull Mayor complejidad de operacioacuten Naturalmente por tratarse de un sistema adicional a lo existente hoy en diacutea su operacioacuten implica nuevas actividades tales como recoleccioacuten de materia orgaacutenica y mantencioacuten baacutesica del equipo Asimismo la operacioacuten del biodigestor requiere cierto nivel de capacitacioacuten Lo anterior no debiese implicar demasiado tiempo ni alta complejidad
bull Mayor costo de inversioacuten Los biodigestores no son sistemas de bajo costo de inversioacuten por lo que en una primera etapa los costos del hogar se elevan en forma significativa lo que puede limitar a muchas familias respecto a su implementacioacuten y uso
bull Huella de carbono Paradoacutejicamente si bien un biodigestor que funciona correctamente permite reducir importantemente la huella de carbono de un hogar de no operarse correctamente o presentar fugas de gas (dado por ejemplo por malas terminaciones) puede implicar aumentar significativamente la huella de carbono de un hogar dado que el poder de efecto invernadero del metano contenido en el biogaacutes es 25 veces mayor que el del dioacutexido de carbono (CO2) que se emitiriacutea por simple combustioacuten
sup1⁹ Estudio ldquoAutoabastecimiento hiacutedrico y energeacutetico a partir de la cosecha de aguas lluvias y la produccioacuten de biogaacutes a traveacutes del tratamiento de residuos orgaacutenicos que se llevoacute a cabo en el aacuterea rural de las comunas de Mariquina (sector costero) Maacutefil y Los Lagos (sector cordillerano) de la provincia de Valdiviardquo
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Tabla 23 Ejemplo de autosuficiencia teacutermica familiar a traveacutes de la incorporacioacuten de un biodigestor domiciliario
Ndeg personas familia 4Demanda biogaacutes cocina Consumo quemador (msup3hr) 03Horas de uso quemadordiacutea sup2⁰ 22Eficiencia caloacuterica quemador biogaacutes 95Eficiencia de transmisioacuten de calor quemador biogaacutes 40Total biogaacutesfamilia (msup3antildeo) 241
Sustitucioacuten de gas licuado por biogaacutes Eficiencia caloacuterica quemador gas 95Eficiencia de transmisioacuten de calor quemador gas 40Equivalencia kg gas licuadomsup3 biogaacutes 043Equivalente gas licuado (kgantildeo) 104Equivalente $antildeo (kg gas licuado=$1100) 113946
Sustitucioacuten de lentildea para cocinar por biogaacutes Calor de lentildea (GJmsup3) sup2sup1 5Eficiencia caloacuterica estufa a lentildea 35Eficiencia de transmisioacuten de calor estufa a lentildea 20Eficiencia de uso estufa a lentildeasup2sup2 70Equivalente lentildea (msup3antildeo) 81
Oferta biogaacutes Residuos Familia Basura orgaacutenicapersonadiacutea (kg) 05Biogaacutes de basura orgaacutenicapersonadiacutea (msup3) 0075Kg de residuos humanos soacutelidospersonadiacutea 03Biogaacutes de residuos humanospersonadiacutea (msup3) 0028Total biogaacutes residuos (msup3familiaantildeo) 150 Biomasa fresca Pasto (ensilaje) Biomasa empastada promedio (ton MShaantildeo) 7Biomasa fresca (30 MS) (kgmsup2) 23Biogaacuteskg biomasa fresca (msup3) 018
sup2⁰ No incluye agua caliente bantildeosduchas (que pueden obtenerse de estufa a lentildea con serpentiacuten) sup2sup1 Lentildea con 20 humedad valor promedio de distintas especies usadas en la regioacuten (AIFBN 2008)sup2sup2 Corresponde al tiempo uacutetil cocinando Promedio invierno (90) ndash verano (50) Invierno es mayor pues el calor residual se utiliza en calefaccionar el hogar
A continuacioacuten se presenta la tabla 23 con informacioacuten referencial respecto del biogaacutes necesario para el abastecimiento de una familia promedio de 4 personas y su equivalencia de ahorro respecto de otros combustibles
Fuente Elaboracioacuten propia
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Msup2 de cultivos para autoabastecimiento Biomasa a usargas cocina Pasto Trigo (silo)Sin residuos domiciliarios 574 370Con residuos domiciliarios 216 139
De la tabla anterior puede concluirse que para autoabastecer de gas la cocina de una familia promedio se requieren soacutelo 574 msup2 de produccioacuten de pasto (en verde) en caso de no agregar los residuos orgaacutenicos de la casa En el otro extremo para lo mismo con recoleccioacuten de residuos orgaacutenicos (domeacutesticos o agriacutecolas) se requieren soacutelo 139 msup2 de trigo (en estado para ensilaje es decir en verde previo a madurez) o menos superficie si se tratase de maiacutez por ser este maacutes productivo Al contar con una cocina a biogaacutes no se requeririacutea cocinar en cocina a lentildea tradicional Con ello es posible sustituir la cocina a lentildea tradicional por una estufa de doble caacutemara (combustioacuten lenta) para la calefaccioacuten La eficiencia teacutermica de una cocina a lentildea tradicional es de aprox 35 y la estufa de doble caacutemara 60 [25] Si se considera que se ahorra la lentildea para cocinar y casi se dobla la eficiencia de combustioacuten para la calefaccioacuten con ello puede lograrse bajar a menos de la mitad la necesidad familiar de lentildea anual Para concretarse lo anterior es necesario desarrollar investigacioacuten respecto a la aplicabilidad de este concepto en el mundo rural considerando barreras teacutecnicas y culturales y evaluando los eventuales impactos que pudiesen generarse
Trigo (ensilaje)Biomasa promedio (ton MSha) (aprox 45 qqm) 104Biomasa fresca (35 MS) (kgmsup2) 30Biogaacuteskg biomasa fresca (msup3) 022
Fuente Elaboracioacuten propia
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Francisco Cerda
4 EVALUACIOacuteN ECONOacuteMICA Y SOCIAL DE SISTEMAS PREDIALES DE BIODIGESTIOacuteN
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41 Aspectos metodoloacutegicosEn este caso la evaluacioacuten econoacutemica se realiza mediante fl ujos proyectados efectuaacutendose una estimacioacuten de los ingresos y costos de produccioacuten Los ingresos de los SPB se estiman sobre la base de la generacioacuten de energiacutea proyectada en el horizonte de evaluacioacuten mientras que dentro de los costos involucrados se considera la inversioacuten inicial y los costos asociados a la mantencioacuten y produccioacuten del SPB
De los proyectos de produccioacuten de biogaacutes en base a residuos orgaacutenicos es posible que exista un amplio rango viable de costos existiendo tambieacuten la alternativa de desarrollar economiacuteas de escala en particular si la intencioacuten es la generacioacuten de electricidad a mediana y gran escala cosa que no es posible realizar en proyectos pequentildeos lo que puede presentar mayor difi cultad para rentabilizarlos
La construccioacuten de la evaluacioacuten privada de los SPB se abordaraacute en base a la formulacioacuten de un fl ujo considerando ingresos y costos calculados de acuerdo a precios de mercado La evaluacioacuten social que no se abordaraacute en eacuteste estudio considera el desarrollo de un fl ujo social que incorpora al anaacutelisis algunas externalidades benefi cios y costos de la situacioacuten sin proyecto y con proyecto en base a precios sociales (Cepal Ministerio del Desarrollo Social) En el siguiente diagrama se muestra la estructura utilizada para el anaacutelisis econoacutemico de los SPB
Por la naturaleza de un proyecto de biogaacutes es conveniente realizar un estudio de los benefi cios y costos asociados a su implementacioacuten y por tratarse de iniciativas que pueden ser fi nanciadas por empresas inversionistas o por instituciones del Estado resulta importante evaluarlas privada y socialmente
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ExternalidadesEfectos indirectos
ImpuestosSubsidios
Tipo de evaluacioacuten Valoracioacuten Componente Flujo Tipo de fl ujo
EvaluacioacutenSocial
EvaluacioacutenPrivada
(Empresa institucioacuten
persona)
Precios Sociales
Precios de
mercado(Privados)
CreacutedictosIntereses
Amortizaciones
Benefi ciosCostos
InversioacutenOperacioacuten
Flujo Social
Flujo Proyecto
Puro
Flujo Prestamista
IngresosCostos
InversioacutenOperacioacuten
Flujo Estado
Flujo Inversionista(Accionista o
duentildeo)
Figura 31 Esquema general de evaluacioacuten social y privada de un Sistema Predial de Biodigestioacuten (SPB)
Fuente Elaboracioacuten propia
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Tipos de beneficiosLos beneficios de un SPB son de diversa iacutendole existiendo tanto econoacutemicos como tambieacuten sociales La generacioacuten de biogaacutes permite usarlo de forma directa como elemento combustible utilizable en generacioacuten de calor e incluso en proyectos de mayor envergadura para generacioacuten de energiacutea eleacutectrica con el consiguiente ahorro al minimizar o dejar de utilizar la fuente energeacutetica convencional e incluso constituir una fuente de ingreso en siacute misma para proyectos de gran envergadura cuya finalidad es la produccioacuten de electricidad En teacuterminos generales los beneficios de un SPB se resumen en
bull Ingresos monetariosbull Ahorro de costos (liberacioacuten de recursos)bull Aumento de disponibilidad de energiacuteabull Otros - Revalorizacioacuten de bienes - Reduccioacuten de riesgos - Mejoramiento de la productividad - Impacto ambiental positivo - Mejoramiento de imagen - Entre otras externalidades positivas atribuibles a cada proyecto en particular
Para efectos de este estudio se ejemplificaraacute una evaluacioacuten privada para un SPB instalado en una lecheriacutea convencional que cuenta con una capacidad diaria de 70 vacas en ordentildea Se elabora ademaacutes un flujo independiente para los diferentes tipos de fuentes energeacuteticas que tenga el productor antes de la instalacioacuten del SPB es decir un flujo para lentildea gas licuado y energiacutea eleacutectrica Ademaacutes en este capitulo se abordan de manera descriptiva las externalidades positivas que pueden ser consideradas al momento de realizar la evaluacioacuten social de un proyecto de instalacioacuten de SPB
42 Valorizacioacuten de productos asociados a Sistemas Prediales de Biodigestioacuten (SPB)
El biogaacutes puede destinarse a produccioacuten de energiacutea eleacutectrica y teacutermica beneficios que son usados para la sustitucioacuten de otros combustibles En todos los casos la demanda puede estar asociada a consumos propios del productor de biogaacutes o bien de terceros 421 Ingresos en sustitucioacuten de energiacuteas (ahorro)
En un proyecto de biogaacutes es necesario valorizar la energiacutea que se produce la cual es utilizada en la sustitucioacuten de otros combustibles
Si la produccioacuten de energiacutea se destina al autoconsumo como es el caso de productores pequentildeos y medianos los ingresos corresponderaacuten a ahorros asociados a los menores retiros de energiacutea que se realicen del sistema eleacutectrico a la sustitucioacuten total o parcial del uso de lentildea o de gas licuado seguacuten sea el caso
En un proyecto de biogaacutes es
necesario valorizar la
energiacutea que se produce la cual es utilizada en la sustitucioacuten
de otros combustibles
61
En este caso se contempla que la energiacutea generada seraacute principalmente del tipo teacutermica utilizada para la sustitucioacuten del gas licuado (GLP) lentildea yo electricidad La utilizacioacuten de esta energiacutea proveniente del biogaacutes constituye un ahorro para el proceso de lavado e higiene de implementos de las lecheriacuteas entre otros usos comunes
Estudio de casoPara una lecheriacutea de 70 vacas promedio en ordentildea diaria se consideran los siguientes datos
bull Se debe calentar aproximadamente 400 litros de agua al diacutea a 80degC bull Un SPB para esta capacidad (70 vacas) genera aproximadamente 59 msup3 de biogaacutes
por diacutea o su equivalente a 3 kilos de GLP diariosbull 1 msup3 de biogaacutes equivale a 5600 kcalbull 1 kg GLP equivale a 12000 kcalbull 1 kg lentildea equivale a 3500 kcal
De lo antes mencionado se desprende que para realizar esta tarea en el caso de utilizar lentildea anualmente se requieren 28 metros cuacutebicossup2sup3 La relacioacuten entre el consumo real de lentildea y el contenido energeacutetico (kcalkg lentildea) no es directa ya que mucha energiacutea se pierde en el proceso del encendido del fuego y la eficiencia termodinaacutemica dada por las caracteriacutesticas propias de cada caldera nunca es 100 En promedio 1msup3 de lentildea pesa 600 kg aproximadamente por lo que una lecheriacutea consumiriacutea anualmente alrededor de 16800 kg de lentildea o 46 kg diarios
Ademaacutes aun cuando la gran mayoriacutea de los agricultores poseen bosques propios 1msup3 de lentildea cuesta en el mercado en promedio (puesta en predio productor) aproximadamente $15000 (Diciembre 2015 - Febrero 2016) Se toma como referencia eacuteste dato para el caso de eacuteste estudio ya que una externalidad positiva asociada a la implementacioacuten de un SPB es tambieacuten disminuir la deforestacioacuten por lo cual el valor real de un metro cuacutebico de lentildea es superior que su precio de mercado
En promedio el gasto anual en energiacutea para este tipo de productor lechero en caso de adquirir los combustibles en forma externa seriacutea de
bull $15000 (metro lentildea) x 28 mts al antildeo = $420000 anual usando lentildeabull $950 ($kg GLP) x 1041 kg de GLP al antildeo = $988950 anual usando GLPbull $100 ($Kwh) x 11035 Kwh = $ 1103488 anual usando electricidad
En la siguiente tabla se presenta el detalle de la produccioacuten de biogaacutes y sus costos alternativos para los diferentes tramos de vacas en ordentildea analizados en el estudio Para efectos de la comparacioacuten entre combustibles se asume que la proporcioacuten de uso se mantiene constante independiente del tamantildeo del plantel sup2⁴
sup2sup3 Ricardo Hagedorn Paillaco comunicacioacuten personal
sup2⁴ Es de esperar que la relacioacuten de uso de combustibles no sea proporcional al tamantildeo sino que al aumentar el tamantildeo se tienda a disminuir el consumo de lentildea y a aumentar el consumo de energiacutea eleacutectrica
62
1 a 10 402 201 186 950 $17659821 5 $15000 $75000 1971 $100 $197051 6127 14114
11 a 25 803 402 372 950 $35319643 10 $15000 $150000 3941 $100 $394103 12254 28229
26 a 50 1606 803 744 950 $70639286 20 $15000 $300000 7882 $100 $788206 24507 56457
70 2248 1124 1041 950 $98895000 28 $15000 $420000 11035 $100 $1103488 34310 79040
51 a 100 3212 1606 1487 950 $141278571 40 $15000 $600000 15764 $100 $1576412 49014 112914
100 a 300 9636 4818 4461 950 $423835714 120 $15000 $1800000 47292 $100 $4729236 147043 338743
Tramos Ndeg Vacas
Produccioacuten Biogaacutes msup3
Anual
Produccioacuten Kilos de
GLP anual con SPB
Consumo kg anual de GLP sin proyecto
Precio Kilo GLP
Costo GLP Anual Sin Proyecto
Consumo Metros de Lentildea sin proyecto
En la cuarta columna de la tabla se muestra la determinacioacuten de la cantidad de GLP que se ocupa en el proceso de ordentildea en la situacioacuten sin proyecto En la tercera columna se presenta el equivalente a kilos de GLP que genera el proyecto (1msup3 de biogaacutes equivale a 050 kg GLP) siendo la diferencia entre ambos indicadores la que constituye el excedente generado en cada tramo analizado
Estas cifras corresponden a estudios y mediciones hechas en SPB ya en funcionamiento en la Regioacuten de los Lagos y por encontrarse en condiciones similares a la Regioacuten de Los Riacuteos se acercan con un buen nivel de confi anza a paraacutemetros reales para el caso de proyectos en concreto
422 Excedentes energeacuteticos
Para una lecheriacutea de 70 vacas un SPB produce aproximadamente 2248 msup3 de biogaacutes que equivalen a 1124 kg de GLP anuales por su parte el consumo de la lecheriacutea asciende a los 1041 kg de GLP anual generaacutendose un diferencial de 83 kg de GLP excedente que puede ser valorizado en $79040 por antildeo
La posibilidad de existencia y la cantidad de excedentes que genere un SPB va a depender principalmente del tipo de puriacuten directamente relacionado con la alimentacioacuten del ganado y del desarrollo de nuevas tecnologiacuteas que mejoren la efi ciencia energeacutetica Para el caso de los productores lecheros que utilicen solo energiacutea eleacutectrica en su sistema productivo el SPB reemplazaraacute el consumo de energiacutea que se requiere para el calentamiento de agua En este caso en particular un SPB no reemplaza en su totalidad el consumo eleacutectrico esto quiere decir que un SPB rebaja el gasto y no lo elimina totalmente El biogaacutes excedente se puede asumir de igual forma como un ahorro puesto que se almacena en el gasoacutemetro y se utilizaraacute en alguacuten momento sea por contingencia (ocurra alguacuten problema que haga que el SPB deje de producir biogaacutes unos diacuteas) o por su uso directo al incorporar otro artefacto
423 Costos asociados al proyecto
Los costos asociados a un SPB son baacutesicamente de dos tipos inversioacuten inicial y mantencioacuten dependiendo del tamantildeo del SPB los requerimientos de equipos
La cantidad de excedentes que genere un SPB va a depender
principalmente del tipo de puriacuten
Tabla 24 Costo energeacutetico sin proyecto y benefi cios de produccioacuten energeacutetica
Fuente Elaboracioacuten propia
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1 a 10 402 201 186 950 $17659821 5 $15000 $75000 1971 $100 $197051 6127 14114
11 a 25 803 402 372 950 $35319643 10 $15000 $150000 3941 $100 $394103 12254 28229
26 a 50 1606 803 744 950 $70639286 20 $15000 $300000 7882 $100 $788206 24507 56457
70 2248 1124 1041 950 $98895000 28 $15000 $420000 11035 $100 $1103488 34310 79040
51 a 100 3212 1606 1487 950 $141278571 40 $15000 $600000 15764 $100 $1576412 49014 112914
100 a 300 9636 4818 4461 950 $423835714 120 $15000 $1800000 47292 $100 $4729236 147043 338743
Precio msup3 de lentildea
Costo Lentildea
Anual Sin Proyecto
Consumo Kw
anual sin proyecto
Precio Kw
Costo anual Killowatts
sin proyecto
Produccioacuten Kilowatts con SPB
Excedentes Energeacuteticos Anual (GLP)
materiales y maquinarias seraacuten proporcionales La construccioacuten puede ser realizada localmente por lo tanto la mano de obra no es en su totalidad de tipo califi cada 424 Inversioacuten
Consiste en todos los costos de diagnoacutestico disentildeo ingenieriacutea fabricacioacuten e instalacioacuten de los SPB y su puesta en marcha Los costos de inversioacuten inicial incluyen diversos iacutetems como los materiales utilizados para la fabricacioacuten completa del SPB desde el proceso de movimiento de tierra con maquinaria pesada la instalacioacuten de la membrana impermeable el disentildeo e ingenieriacutea calculista instalacioacuten de tuberiacuteas compra e instalacioacuten de equipos (motores yo generadores calderas etc) y la mano de obra necesaria para el proceso Los costos para cada tramo de nuacutemero de vacas en ordentildea en estudio seraacuten presentados en la tabla 25
Para simplifi car el anaacutelisis se utilizoacute soacutelo un biodigestor de estructura fl exible pues es la tecnologiacutea que mejor se encuadra en este rango de tamantildeos no obstante es esperable que a medida que variacutee el nuacutemero de vacas pueda aumentarse tambieacuten el grado de tecnifi cacioacuten lo que implicariacutea variaciones no proporcionales en los costos
Tramos Ndeg Vacas Inversioacuten Inicial 1 a 10 2500000
11 a 25 6500000
26 a 50 12300000
51 a 100 15000000
101 a 300 60000000
Tabla 25 Costos de inversioacuten privada
Fuente Elaboracioacuten propia
64Tramos Ndeg Vacas Costo Mantencioacuten Anual ($) 1 a 10 50000
11 a 25 80000
26 a 50 150000
51 a 100 200000
101 a 300 1000000
Tabla 26 Costos de mantencioacuten privada
Para el caso de la lecheriacutea de 70 vacas la inversioacuten inicial privada bruta (iva incluido) es de $15000000 Por su parte si se desglosa eacuteste iacutetem del total de la inversioacuten inicial del SPB el costo neto de los materiales es de aproximadamente un 80 ($10084034) y lo restante corresponde a mano de obra A modo de simplificar el anaacutelisis se usaron cifras estimadas
Visto de otro modo
$15000000 de inversioacuten inicial privada bruta iva incluido$(15000000 x 08)119=$10084034 Inversioacuten neta en materiales$(15000000 x 02)=$3000000 Costo en mano de obra$15000000-$3000000=$12000000 Costo bruto en materiales
425 Costos de operacioacuten y mantencioacuten
Se refieren a los costos de funcionamiento a lo largo de la vida uacutetil del SPB y corresponden al valor de las acciones de revisioacuten diaria por parte del personal a cargo los costos asociados a la reparacioacuten de instalaciones repintado anticorrosivos reparaciones de membranas anclajes pernos yo cualquier artefacto fiacutesico que sea parte del SPB
La mantencioacuten de este tipo de SPB requiere en promedio 15 minutos diarios de dedicacioacuten por parte del operario lo que respecta al personal que mantiene la sala de ordentildea y la limpieza de los patios no se considera pues esta labor se debe realizar con o sin SPB El operario debe realizar una inspeccioacuten visual cada diacutea de la instalacioacuten para prevenir que se atasque alguna tuberiacutea de entrada o salida que no existan fugas de biogaacutes o de biol Una labor demandante de tiempo pero que se realiza de 2 a 4 veces por antildeo es la limpieza de los decantadores que es una operacioacuten que se debe realizar con pala a mano o mecaacutenica y para efectos de caacutelculo la valorizacioacuten se realiza en horas hombre
426 Evaluacioacuten y sensibilizacioacuten privada de la inversioacuten
Para realizar la evaluacioacuten privada y sensibilizacioacuten del anaacutelisis de la lecheriacutea estudiada en el caso se consideran los siguientes supuestos
Dependiendo del combustible
utilizado actualmente se
determina el monto de inversioacuten inicial
por efecto del ahorro econoacutemico
generado por la sustitucioacuten de la
fuente de energiacuteaFuente Elaboracioacuten propia
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bull Inversioacuten Total de construccioacuten de un SPB $15000000bull Precio de Kcal de lentildea= $0007bull Precio kg GLP $950bull Precio Kwh $100bull Precio metro lentildea $15000bull Tasa de descuento utilizada 10 12 15bull No se considera creacutedito por parte del privado (no opera la incorporacioacuten de la
cuenta intereses financieros)bull Amortizacioacuten realizada a 10 antildeosbull Horizonte de evaluacioacuten 20 antildeosbull Se evaluacutea con ahorro de alternativas de utilizacioacuten de lentildea y GLPbull El costo de materiales corresponde aproximadamente a un 80 de la inversioacuten
inicialbull El costo de mano de obra corresponde aproximadamente a un 20 de la inversioacuten
inicialbull Se asume un incremento del 3 anual para los costos de mantencioacutenbull No se aplica ahorro de impuestos por fundamentos contables que rigen en la
legislacioacuten tributaria vigente
Al efectuar la evaluacioacuten de la inversioacuten utilizando los supuestos indicados se puede sentildealar que la implementacioacuten de un SPB evaluado en un horizonte de 20 antildeos genera baja rentabilidad (del orden del 46) y una recuperacioacuten de Capital lenta (142 antildeos) lo que hace poco interesante la inversioacuten (ver Anexo 78)
Sin embargo considerando la generacioacuten de externalidades positivas las que se abordaraacuten con maacutes detalle en el capiacutetulo siguiente se ha considerado pertinente analizar escenarios que contemplen subsidio puacuteblico los que ademaacutes de rentabilizar
66
70 Vacas Antildeo 0 Antildeo 1 Antildeo 2 Antildeo 3 Antildeo 4 Antildeo 5 Antildeo 20Ingresos Ahorro lentildea $420000 $432600 $445578 $458945 $472714 $736473Excedentes $79040 $81411 $83854 $86369 $88960 $138597Beneficios Totales $499040 $514011 $529432 $545314 $561674 $875070 Costos Costo mantencioacuten -$200000 -$206000 -$212180 -$218545 -$225102 -$350701Valor residual $0 $0 $0 $0 $0 $1500000Inversioacuten inicial -$15000000 Subsdio $12692000 Aporte privado (a) -$2308000 Costos Totales -$200000 -$206000 -$212180 -$218545 -$225102 $1149299Flujo Neto -$2308000 $299040 $308011 $317252 $326769 $336572 $2024368Flujo Neto Acumulado $0 $299040 $607051 $924303 $1251072 $1587644 $9535317
Sensibilizacioacuten VANVAN 10 $1040075
VAN 12 $548052
VAN 15 $648
TIR 1500
Para el caso de la lentildea por ser un combustible de menor valor de mercado el aporte de capital maacuteximo efectuado por el inversionista para conseguir una rentabilidad del 15 es de $2308000 y el subsidio puacuteblico debe ser del orden del 85 de la Inversioacuten inicial con lo que se genera una recuperacioacuten del capital privado a los 69 antildeos
En la Tabla siguiente se realiza el ejercicio considerando la evaluacioacuten para la misma lecheriacutea del caso pero asumiendo que se utiliza como combustible a sustituir GLP
Tabla 27 Determinacioacuten del aporte privado y subsidio puacuteblico considerando sustitucioacuten de lentildea (TIR 15)
En el caso del GLP por
tratarse de un combustible
de mayor valor comercial que la
lentildea la sustitucioacuten posee un impacto
mayor en la disminucioacuten de los
costos
socialmente la inversioacuten desde el punto de vista del inversionista privado al disminuir su aporte a la inversioacuten inicial permite incrementar la rentabilidad de su capital y disminuir el periacuteodo de recuperacioacuten del mismo
En virtud de lo anterior y utilizando los mismos paraacutemetros de la evaluacioacuten realizada a continuacioacuten se presentan tres ejercicios de anaacutelisis de la rentabilidad del capital aportado por el inversionista para lo cual se incorporan diferentes niveles de subsidio puacuteblico de manera de hacer maacutes atractiva la inversioacuten privada tanto para casos de sustitucioacuten de lentildea como de GLP por ser combustibles representativos del consumo energeacutetico del segmento de productores analizados
(a) Corresponde al monto de inversioacuten al que el VAN se hace cero o se acerca a este valor
Fuente Elaboracioacuten propia(Ver anexo 78)
67
70 Vacas Antildeo 0 Antildeo 1 Antildeo 2 Antildeo 3 Antildeo 4 Antildeo 5 Antildeo 20Ingresos Ahorro GLP $98895000 $1018619 $1049177 $1080652 $1113072 $1734130Excedentes $79040 $81411 $83854 $86369 $88960 $138597Beneficios Totales $1067990 $1100030 $1133031 $1167022 $1202032 $1872727 Costos Costo mantencioacuten -$200000 -$206000 -$212180 -$218545 -$225102 -$350701Valor residual $0 $0 $0 $0 $0 $1500000Inversioacuten inicial -$15000000 Subsidio $8475000 Aporte privado (a) -$6525000 Costos Totales -$200000 -$206000 -$212180 -$218545 -$225102 $1149299Flujo Neto -$6525000 $867990 $894030 $920851 $948476 $976930 $3022026Flujo Neto Acumulado $0 $867990 $1762020 $2682870 $3631346 $4608277 $24823216
Sensibilizacioacuten VAN VAN 10 $2768871
VAN 12 $1469089
VAN 15 $1683
TIR 1500
Tabla 28 Determinacioacuten del aporte privado y subsidio puacuteblico considerando sustitucioacuten de GLP (TIR 15)
En el caso del GLP por tratarse de un combustible de mayor valor comercial que la lentildea la sustitucioacuten posee un impacto mayor en la disminucioacuten de los costos Esto permite efectuar un aporte de capital maacutes elevado y exigir al proyecto una rentabilidad al capital del 15 lo que para este caso en particular equivale a un aporte privado maacuteximo de $ 6525000 consiguiendo la recuperacioacuten del capital invertido en un periacuteodo de 69 antildeos Para tal efecto se requiere un subsidio puacuteblico miacutenimo del orden del 57 de la inversioacuten Inicial montos inferiores de subsidio generariacutean una rentabilidad del capital inferior al 15 exigido en este ejercicio
(a) Corresponde al monto de inversioacuten al que el VAN se hace cero o se acerca a este valor
Fuente Elaboracioacuten propia(Ver anexo 78)
En el siguiente ejercicio este mismo caso se sensibiliza considerando que existe un de subsidio menor al indicado previamente mostraacutendose la dependencia de este tipo de proyectos a los subsidios puacuteblicos para los SPB considerados en este estudio
68
Tabla 29 Determinacioacuten del aporte privado y subsidio puacuteblico considerando sustitucioacuten de GLP (TIR 10)
70 Vacas Antildeo 0 Antildeo 1 Antildeo 2 Antildeo 3 Antildeo 4 Antildeo 5 Antildeo 20Ingresos Ahorro GLP $98895000 $1018619 $1049177 $1080652 $1113072 $1734130Excedentes $79040 $81411 $83854 $86369 $88960 $138597Beneficios Totales $1067990 $1100030 $1133031 $1167022 $1202032 $1872727 Costos Costo mantencioacuten -$200000 -$206000 -$212180 -$218545 -$225102 -$350701Valor residual $0 $0 $0 $0 $0 $1500000Inversioacuten inicial -$15000000 Subsidio $5708000 Aporte privado (a) -$9292000 Costos Totales -$200000 -$206000 -$212180 -$218545 -$225102 $1149299Flujo Neto -$9292000 $867990 $894030 $920851 $948476 $976930 $3022026Flujo Neto Acumulado $0 $867990 $1762020 $2682870 $3631346 $4608277 $24823216
Sensibilizacioacuten VANVAN 10 $1871
VAN 12 -$1297911
VAN 15 -$2765317
TIR 1000
Al aplicar subsidios menores ademaacutes de incrementarse el aporte de capital privado la rentabilidad sobre el mismo disminuye Asiacute con niveles de subsidio a la inversioacuten inicial del orden del 38 para obtener una rentabilidad del 10 el aporte de capital debe ser de $9292000 extendieacutendose ademaacutes el periodo de recuperacioacuten hasta los 93 antildeos
Por uacuteltimo es necesario sentildealar que la sensibilizacioacuten realizada se acotoacute al tipo de caso sin embargo de acuerdo a experiencias instaladas en la zona sur de Chile este tipo de inversiones se rentabilizan mejor para los tramos de mayor cantidad de vacas donde existe una mayor generacioacuten de excedentes y se posibilita ademaacutes de la sustitucioacuten de energiacutea caloacuterica la generacioacuten de energiacutea eleacutectrica para autoabastecimiento
(a) Corresponde al monto de inversioacuten al que el VAN se hace cero o se acerca a este valor
Fuente Elaboracioacuten propia(Ver anexo 78)
Este tipo de inversiones se
rentabilizan mejor para los tramos de
mayor cantidad de vacas donde
existe una mayor generacioacuten de
excedentes y se posibilita ademaacutes
de la sustitucioacuten de energiacutea caloacuterica
la generacioacuten de energiacutea
eleacutectrica para autoabastecimiento
69
43 Externalidades y consideraciones para la evaluacioacuten social de un SPB
Para efectos de realizar el estudio de valorizacioacuten social o evaluacioacuten social de un proyecto de construccioacuten de un SPB es importante tener en cuenta que existen dos escenarios la situacioacuten sin proyecto y la situacioacuten con proyecto y la metodologiacutea seleccionada para su evaluacioacuten dependeraacute de quien efectuacutee la inversioacuten Si el financiamiento es privado se utilizaraacute la metodologiacutea de Costo-beneficio ahora si el financiamiento es de tipo puacuteblico seriacutea aconsejable realizarlo mediante la metodologiacutea de Costo-eficiencia El estudio social de eacuteste tipo de proyectos requiere de un anaacutelisis acabado distinto de la naturaleza de esta publicacioacuten razoacuten por la cual en este texto se considera de forma descriptiva una serie de externalidades positivas que la instalacioacuten de un SPB genera entre ellas
bull Disminucioacuten de oloresbull Disminucioacuten de vectores (insectos roedores etc)bull Disminucioacuten de la deforestacioacutenbull Menor emisioacuten de gas metano y disminucioacuten del efecto invernaderobull Control de malezasbull Estabilizacioacuten e higienizacioacuten de purines
Toda implementacioacuten de un SPB ademaacutes de generar ahorros energeacuteticos aporta beneficios que se desprenden de la naturaleza misma del proyecto y sus cualidades especiacuteficas bioloacutegicas
431 Disminucioacuten de olores y vectores
La disposicioacuten de los purines en los predios sin tratamiento genera olores que pueden durar varios diacuteas Esto eventualmente dependiendo de la cercaniacutea con poblados y otros predios puede generar problemas de convivencia con la comunidad los cuales podriacutean estar en desacuerdo con las emisiones de malos olores
Esto se debe principalmente a que se trata de materia orgaacutenica putrescible que genera compuestos derivados de la carga de microorganismos patoacutegenos presentes en los purines sin procesar
En base a la experiencia en los SPB que operan actualmente se ha determinado que la disposicioacuten en los campos de los purines tratados disminuyen significativamente los olores en comparacioacuten con purines frescos
432 Sustitucioacuten de lentildea menos deforestacioacuten
Debido a la generacioacuten de energiacutea de un SPB se puede sustituir diversas fuentes energeacuteticas y entre estas la lentildea constituye una fuente de energiacutea usada extensivamente por los pequentildeos agricultores quienes normalmente hacen fuego en calderas que a su vez calientan el agua con la cual realizan las labores de higiene de las herramientas y equipos de ordentildea La equivalencia energeacutetica seriacutea la siguiente
70
Un productor de 70 vacas consume unos 28 msup3 anuales La productividad sustentable de biomasa forestal (nativo) utilizada fue de 145 msup3 por hectaacuterea [28] Por lo tanto ahorrar 28 msup3 equivale a 187 ha de bosque no desforestado El ahorro de no cortar 187 ha equivale a poder vender en el mercado la lentildea ($15000 x 28=$420000) o bien no hacer uso del bosque y conservarlo
433 Menor emisioacuten de gas metano disminucioacuten del efecto invernadero
El uso de SPBs genera que el gas metano contenido en los purines sea procesado dentro de un espacio sellado para su posterior combustioacuten Se disminuyen los gases nocivos al reducir directamente la combustioacuten de lentildea y carboacuten para cocinar calentar agua calefaccionar o iluminar La combustioacuten del biogaacutes contribuye a la mitigacioacuten del calentamiento global ya que el principal constituyente del biogaacutes es el metano el cual su efecto invernadero es 21 veces maacutes contaminante que el dioacutexido de carbono CO2 Su combustioacuten es altamente recomendable pues la transformacioacuten de metano a CO2 en la combustioacuten baja en 21 veces el efecto invernadero por aacutetomo de carbono involucrado 434 Control de malezas
Los purines contienen semillas que no fueron desintegradas en el estoacutemago de los bovinos por lo cual si son dispuestos en las praderas sin procesar en un SPB estas semillas normalmente germinan y distribuyen nuevamente la maleza en el suelo haciendo maacutes difiacutecil el control por parte de los agricultores La presencia de maleza reduce la cantidad de especies nobles en las praderas destinadas a la alimentacioacuten animal disminuyendo su calidad nutritiva Con un SPB estas semillas son decantadas o descompuestas y se reduce casi totalmente su potencial de germinacioacuten final
435 Estabilizacioacuten e higienizacioacuten de purines
El principal peligro de disponer los purines frescos en un terreno agriacutecola son los agentes patoacutegenos que contiene la mezcla Sin embargo el proceso bioloacutegico de un SPB reduce significativamente la carga microbiana y de bacterias dependiendo de la temperatura y tiempo de retencioacuten Esto evita que los mismos animales se enfermen por consumir pasto o agua contaminada
436 Cumplimiento de normas medioambientales
Ante cualquier tipo de fiscalizacioacuten por parte de las autoridades sanitarias correspondientes La utilizacioacuten de un SPB fomenta indiscutiblemente el cumplimiento de las normas medioambientales
Contenido energeacutetico del biogaacutes 55Kwhmsup3 Equivalencia a GLP 1Kwh = 78gr Equivalencia en Petroacuteleo 1Kwh = 01 L Equivalencia en lentildea 1Kwh = 850 Kcal (dependiendo del tipo de bosque y humedad)
Tabla de equivalencia energeacutetica
71
En caso de estar bajo incumplimiento de la norma medioambiental de disposicioacuten de RILES y ser fiscalizado el predio por la autoridad competente las multas pueden llegar hasta los $50000000 (cincuenta millones de pesos)
437 Criterios de evaluacioacuten social
En la evaluacioacuten social de proyectos se identifican tres meacutetodos costo-beneficio costo-eficiencia y costo-efectividad La teacutecnica utilizada dependeraacute del tipo de proyecto y de queacute tan factible sea cuantificar los beneficios Para el anaacutelisis costo-beneficio el principal indicador utilizado es el valor actual neto social que no es otra cosa que el flujo de beneficios y costos sociales traiacutedos a valor presente descontados por la tasa social de descuento donde para la determinacioacuten de beneficios y costos sociales se utilizan los denominados ldquoprecios socialesrdquo La aplicacioacuten de este meacutetodo presupone que es posible identificar y cuantificar todos los beneficios relevantes asociados al proyecto lo que obviamente no es trivial
Es precisamente cuando esto no ocurre que se privilegian otras teacutecnicas aunque estas metodologiacuteas alternativas tambieacuten pueden ser aplicadas en contextos en que simplemente se opta por no medir los beneficios en el entendido que eacutestos de todos modos superaraacuten los costos Una posibilidad es el meacutetodo de costo-eficiencia donde el eacutenfasis se pone en medir adecuadamente el costo de proyectos alternativos con beneficios similares lamentablemente no es frecuente contar con otros proyectos estrictamente comparables lo que limita su aplicacioacuten adecuada y la metodologiacutea de Costo-Efectividad que actualmente no es utilizada en el Sistema Nacional de Inversiones (Agostini y Razmilic 2015)
72
73
Eliana Sotomayor
5 NORMATIVA APLICABLE A PROYECTOS DE GENERACIOacuteN DE BIOGAacuteS
74
El Sistema de Evaluacioacuten de
Impacto Ambiental (SEIA) es un
instrumento de gestioacuten ambiental
de caraacutecter preventivo
En Chile diversos oacuterganos de la Administracioacuten del Estado tienen competencias ambientales que dan lugar a permisos o pronunciamientos que deben ser obtenidos antes de emprender un proyecto de inversioacuten o modificar uno que esteacute en operacioacuten Desde marzo de 1994 existe en el paiacutes la Ley Ndeg 19300 sobre Bases Generales del Medio Ambiente que plantea entre otras cosas un Sistema de Evaluacioacuten de Impacto Ambiental (SEIA) el cual considera una serie de instrumentos de evaluacioacuten de caraacutecter preventivo respecto a las obras que se desarrollan en el territorio y el impacto que estas generan sobre el mismo De estos instrumentos posiblemente los maacutes importantes son el Estudio de Impacto Ambiental (EIA) y la Declaracioacuten de Impacto Ambiental (DIA) cuyas condiciones para el desarrollo de cada uno se sentildealan en el Articulo 10 y 11 de la ley respectivamente [38]
Sin embargo a pesar de toda la normativa vigente existe cierto desconocimiento respecto a si un proyecto o actividad debe someterse o no a dicho Sistema es por ello que se debe realizar previamente una Consulta de Pertinencia La pertinencia es la respuesta del oacutergano administrativo que aclara y determina cuaacutel es el procedimietnto legal para un proyecto Hay dos preguntas claves en materia ambiental La primera si el proyecto debe o no someterse al SEIA La segunda en caso que el proyecto deba ingresar al SEIA si debe hacerlo a traveacutes de una Declaracioacuten o de un Estudio de Impacto Ambiental [39]
Para el caso de sistemas agriacutecolas de menor tamantildeo cuya referencia se hace en este estudio la construccioacuten y funcionamiento de Sistemas Prediales de Biodigestioacuten presentan impactos menores a los que hace referencia el SEIA y generalmente se encuentran asociados a actividades ya existentes de manejo de residuos por lo cual no deben ingresar al SEIA y soacutelo requieran tramitar sus Permisos Ambientales Sectoriales (PAS) a traveacutes de los organismos vinculados a cada permiso
La magnitud de los potenciales impactos que pueda producir una planta de biogaacutes dependeraacute del tipo de sustratos utilizados (tipo de biomasa y su manejo) del tamantildeo de la planta (flujo de sustrato y digestato y cantidades almacenadas) y su cercaniacutea a centros poblados reservas de agua aacutereas protegidas o bienes ambientales en general[5] Es por ello que la normativa de caraacutecter ambiental y los PAS aplicables a un proyecto o actividad especiacutefico deben determinarse caso a caso siendo responsabilidad de cada titular evaluar su aplicacioacuten de acuerdo a las caracteriacutesticas y localizacioacuten del proyecto Para ello se hace fundamental realizar previamente la Consulta de Pertinencia
Sin perjuicio de lo anterior a continuacioacuten se sentildealan los PAS y las normativas ambientales que podriacutean aplicar para proyectos de generacioacuten produccioacuten y distribucioacuten de biogaacutes sentildealados en este estudio
De acuerdo al Nuevo Reglamento SEIA Decreto 402013 Titulo VII De los permisos y pronunciamientos ambientales sectoriales Permisos Ambientales Mixtos se deben considerar pertinentes los siguientes artiacuteculos[40]
- PAS 138 Aguas Servidas (ex PAS 91) Para la construccioacuten reparacioacuten modificacioacuten y ampliacioacuten de cualquier obra puacuteblica o particular destinada a la evacuacioacuten tratamiento o disposicioacuten final de desaguumles aguas servidas de cualquier naturaleza (artiacuteculo 138 RSEIA)
75
- PAS 139 RILEs (ex PAS 90) Para la construccioacuten reparacioacuten modificacioacuten y ampliacioacuten de cualquier obra puacuteblica o particular destinada a la evacuacioacuten tratamiento o disposicioacuten final de residuos industriales o mineros (artiacuteculo 139 RSEIA)
- PAS 140 Residuos (ex PAS 93) Para la construccioacuten reparacioacuten modificacioacuten y ampliacioacuten de cualquier planta de tratamiento de basuras y desperdicios de cualquier clase o para la instalacioacuten de todo lugar destinado a la acumulacioacuten seleccioacuten industrializacioacuten comercio o disposicioacuten final de basuras y desperdicios de cualquier clase (artiacuteculo 140 RSEIA)
En cuanto a las normativas ambientales pertinentes a proyectos de generacioacuten de biogaacutes en este estudio se consideran las siguientes
- Norma Chilena sobre Plantas de Digestioacuten Anaeroacutebica - Disentildeo y Operacioacuten (PRNCh3381) a mayo del 2016 se encuentra en proceso de estudio por parte del comiteacute teacutecnico Esta norma establece una clasificacioacuten para las plantas de digestioacuten anaeroacutebica de acuerdo a
- Tipo de materia prima [5] Materias primas de residuos de animales que requieren proceso de higienizacioacuten Materias primas provenientes de residuos vegetales que no requieren proceso de higienizacioacuten
- Tipo de fermentacioacuten empleada
Fermentacioacuten seca los procesos de fermentacioacuten seca generan biogaacutes y el digestato que puede ser aplicado como mejorador de suelos
Fermentacioacuten liacutequida Los procesos de fermentacioacuten liacutequida generan junto con el biogaacutes un efluente que se debe descargar al alcantarillado o a aguas superficiales Ademaacutes determina el tamantildeo de la planta Pequentildeas plantas de digestioacuten anaeroacutebica con una potencia instalada menor o igual a 60kw Plantas medianas de digestioacuten anaeroacutebica con una potencia instalada mayor a 60kw y menor o igual a 300kw Grandes plantas de digestioacuten anaeroacutebica con una capacidad instalada mayor a 300kw
- Norma Teacutecnica de Calidad del Digestato (NCh33752015) La norma sobre disentildeo y operacioacuten de plantas de digestioacuten anaeroacutebica establece que es indispensable para su aplicacioacuten el reconocimiento de esta norma Su vigencia se inicia el 27082015 y tiene por objetivo establecer los requisitos de calidad de los productos obtenidos a partir del proceso de digestioacuten anaeroacutebica (digestato) para su aplicacioacuten en suelos y el tipo de sustrato que puede ser sometido a eacuteste proceso
En cuanto a la seguridad de instalaciones de biogaacutes actualmente no existe una normativa oficial en Chile hasta la fecha soacutelo se ha presentado un documento a consulta puacuteblica para la aprobacioacuten del reglamento Este reglamento espera ser promulgado el 2017 y establece los requisitos miacutenimos de seguridad que deberaacuten cumplir las instalaciones de biogaacutes cuya produccioacuten es con fines energeacuteticos en las etapas de disentildeo construccioacuten operacioacuten mantenimiento reparacioacuten modificacioacuten
Norma Teacutecnica de Calidad
del Digestato (NCh33752015)
La norma sobre disentildeo y operacioacuten de plantas
de digestioacuten anaeroacutebica
establece que es indispensable
para su aplicacioacuten el
reconocimiento de eacutesta
76
inspeccioacuten y teacutermino definitivo de operaciones En este documento auacuten en traacutemite de aprobacioacuten se expresa la distancia miacutenima que debe existir entre las edificaciones y equipos Determina tambieacuten los paraacutemetros de seguridad de acuerdo al tamantildeo de las instalaciones el cual se encuentra definido en la normativa respectiva (PRNCh3381) Ademaacutes establece que en el disentildeo y construccioacuten se debe tener en cuenta el uso de materiales adecuados para el manejo del biogaacutes la proteccioacuten de tuberiacuteas la limpieza del gas y la hermeticidad del proceso entre otros [31]
Finalmente se describen los procedimientos para determinar la composicioacuten del gas donde el porcentaje miacutenimo vv de metano es de 50 Ademaacutes se indica que se debe mantener registro de las composiciones y documentacioacuten de respaldo Tambieacuten el reporte de accidentes e incidentes que se debe realizar en a lo menos 24 hr donde se solicita un informe con un plazo de 30 diacuteas para instalaciones medianas y grandes [30]
Cabe destacar que estas medidas de seguridad estaacuten en proceso de modificacioacuten por lo que es indispensable determinar la normativa actualizada por cumplir en el momento que se realice el proyecto de biogaacutes ademaacutes de tener en cuenta que en Chile se estaacute en proceso de desarrollo de la normativa En la tabla 30 a continuacioacuten se revisan algunas de las especificaciones legales que actualmente son aplicables a proyectos de biogaacutes [31]
77
Tabla 30 Especificaciones legales que actualmente son aplicables a proyectos de biogaacutes
Etapa de produccioacuten
Produccioacuten
Almacenamiento
Tratamiento depuracioacuten
Transporte-distribucioacuten
Uso en instalaciones fijas
Existente aplicableLey 18410 (Gasobtencioacuten y produccioacuten distribucioacuten de energiacutea eleacutectrica) DFL 3231931 (Ley de servicios de Gas) Art 41 Art 48 1357 y 8 Art 53 sanciones Art55 (medidas cautelares de seguridad) DSS 59499 (condiciones sanitarias y ambientales de trabajo)
Ley 18410 (Gasobtencioacuten y produccioacuten distribucioacuten de energiacutea eleacutectrica) DSE 672004 (Reglamento de servicio de gas de red) DSS-59499 (condiciones sanitarias y ambientales de trabajo)
DSS 59499 (condiciones sanitarias y ambientales de trabajo)
DSE-2802009 (Reglamento de seguridad para el transporte y distribucioacuten de gas de red) DSE 672004 (Reglamento de servicio de gas de red) DSS 59499 (Condiciones sanitarias y ambientales de trabajo)
DSE-19195 (Reglamento de instaladores de gas) DSE-29805 (reglamento para la certificacioacuten de productos eleacutectricos y combustibles) OC-643302 DSS 59499 (Condiciones sanitarias y ambientales de trabajo)
DST-21191 (Normas sobre emisiones de vehiacuteculos motorizados Livianos) DST 5494 (Normas de emisioacuten aplicables a vehiacuteculos motorizados medianos) NCh 3213 Of 2010 (biometano ndash especificaciones) DSS 59499 (condiciones sanitarias y ambientales de trabajo)
Normativa auacuten sin referenciar al biogaacutesDFL 32331 Art 10 (ubicacioacuten plantas y gasoacutemetros)
DFL 32331 Art 10 (ubicacioacuten plantas y gasoacutemetros)
NCh2264Of2009 (Gas natural - especificaciones) NCh 3213Of2010 (biometano ndash especificaciones)
DSE-662007 (Reglamento de instalaciones interiores y medidores de gas) RE 207609 (Protocolos para la certificacioacuten inspeccioacuten perioacutedica y verificacioacuten de la conversioacuten de instalaciones interiores de gas) RE-125009 (Procedimiento para la autorizacioacuten y control de entidades de certificacioacuten de instalaciones interiores de Gas)RE-36808 (Declaracioacuten de instalacioacuten de centrales teacutermicas)
DST-5588 (Normas de emisioacuten aplicables a vehiacuteculos motorizados pesados) DST-21191(Normas sobre emisiones de Vehiacuteculos motorizados livianos) RE-6500 (Certificacioacuten de vehiacuteculos a gas Subsecretariacutea de Transporte)
Uso en vehiacuteculos motorizados
78
79
6 CONCLUSIONES GENERALES
80
Del presente estudio exploratorio se desprende que el potencial para generar biogaacutes con residuos orgaacutenicos del sector agropecuario en la Regioacuten de los Riacuteos es auspicioso y representa una oportunidad para aportar y al mismo tiempo diversificar la matriz energeacutetica de la regioacuten asiacute como para contribuir en la gestioacuten de residuos del sector avanzando en las metas regionales de sustentabilidad
La produccioacuten de biogaacutes constituye para la regioacuten una alternativa teacutecnica y socialmente valiosa como solucioacuten a la dependencia en el uso de combustibles foacutesiles y del recurso bosque nativo para la obtencioacuten de lentildea Existen hoy en diacutea proyectos exitosos en desarrollo y alternativas tecnoloacutegicas que funcionan dentro de las condiciones ambientales de la Regioacuten adaptaacutendose a los requerimientos y capacidad de los distintos recursos disponibles e instalaciones agropecuarias existentes
De acuerdo a las estimaciones realizadas en el presente estudio la digestioacuten anaeroacutebica de residuos de la agroindustria de la regioacuten presenta un potencial de produccioacuten de biogaacutes cercano a los 403 millones de msup3antildeo equivalentes a 242000 GWh de energiacutea bruta
Los principales sustratos corresponden a 53 la industria del queso (suero) 23 a lecheriacuteas (purines) y 18 a ferias ganaderas (estieacutercol-puriacuten)
En teacuterminos de la sustitucioacuten de energiacutea caloacuterica en base a lentildea la generacioacuten de calor potencial equivale al calor entregado por 104500 msup3 de lentildea (usando eficiencia de estufa de doble caacutemara) o bien a 18000 toneladas de gas licuado Esto es significativo dado que equivale al 6 del consumo actual de lentildea en la Regioacuten de Los Riacuteos
Respecto a la generacioacuten de energiacutea eleacutectrica y considerando el total teoacuterico regional correspondiente al 100 del biogaacutes utilizado en sistemas de cogeneracioacuten el potencial eleacutectrico maacuteximo corresponderiacutea a 80600 MWh o el equivalente a una potencia constante de 92 MW lo que equivale al 146 del consumo regional Esta cogeneracioacuten entregariacutea 96700 GWh como calor residual aprovechable
Conclusiones
81
En relacioacuten al potencial de cambios tecnoloacutegicos innovadores la adopcioacuten de biodigestores domiciliarios en el territorio rural en conjunto con el uso de cocinas a biogaacutes especialmente en el aacutembito de la agricultura familiar campesina se vislumbra como una prometedora tecnologiacutea que podriacutea disminuir de manera importante la demanda de lentildea GLP o electricidad para cocinar permitiendo mejorar ciertos estaacutendares de comodidad y al mismo tiempo optimizar la gestioacuten de residuos orgaacutenicos tanto agropecuarios como domeacutesticos ademaacutes de su contribucioacuten a la conservacioacuten del bosque nativo
Respecto a las externalidades positivas no fue posible cuantificarlas por falta de informacioacuten y estudios regionales al respecto sin embargo se mencionan y describen como parte de este estudio Aun asiacute se destaca la importancia de avanzar en la estimacioacuten del impacto social y ambiental para favorecer su aprobacioacuten por parte de la comunidad rural y los tomadores de decisiones involucrados
Bajo las condiciones y valores de inversioacuten actual (que no considera las externalidades positivas) y seguacuten el anaacutelisis econoacutemico realizado a 20 antildeos no resulta econoacutemicamente atractivo la instalacioacuten de un SPB en los distintos segmentos estudiados De acuerdo al anaacutelisis realizado y en consideracioacuten a las externalidades identificadas las alternativas analizadas sugieren escenarios donde se justificariacutea la aplicacioacuten de subsidios Sin embargo se requiere profundizar dichos anaacutelisis considerando las diversas situaciones productivas y tecnoloacutegicas existentes asiacute como diferentes opciones de financiamiento tales como postulacioacuten a proyectos programas o subsidios puacuteblicos de asociaciones gremiales incentivos asociativos entre otros
Finalmente el resultado de este estudio permitiraacute a agricultores teacutecnicos y profesionales del aacutembito puacuteblico y privado contar con un documento de consulta que contiene informacioacuten detallada del potencial de biogaacutes disponible a partir de los residuos generados por la actividad agroindustrial en la regioacuten abriendo importantes posibilidades a la generacioacuten de energiacutea limpia no contaminante y de mayor eficiencia energeacutetica con el consiguiente aporte al desarrollo sustentable de la actividad agropecuaria en la Regioacuten de Los Riacuteos
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7 ANEXOS
71 Anaacutelisis comparativo entre puriacuten crudo y digestadoComparacioacuten de contenido nutricional
A continuacioacuten se presenta un anaacutelisis comparativo del contenido nutricional de purines previo y posterior al paso por un biodigestor
Anaacutelisis del puriacuten sin biodigestioacuten
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Anaacutelisis del puriacuten con biodigestioacuten
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72 Anaacutelisis de residuos de fosas seacutepticas tratados con biodigestioacutenA continuacioacuten se presenta un anaacutelisis de un digestato cuya biomasa de entrada incluyoacute aguas servidas Puede apreciarse que los patoacutegenos se encuentran disminuidos estando por debajo del liacutemite de deteccioacuten
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Paraacutemetro Flujo residuos sup1 Total sup2 Total sup2 (msup3 diacutea sup1 ) (kg MS diacutea sup1 ) (ton MS antildeo sup1 ) DBO5 2064 75327Soacutelidos Suspendidos 650 1194 436Aceites y Grasas 407 149TOTAL 1601 585
73 Caacutelculo de potenciales de biomasa y energiacutea731 Datos referenciados
Tabla 31 Potencial de produccioacuten de biogaacutes por animal [32]
Sustrato MS ()[33] MOS()[34] Rdto biogaacutes (msup3t MOS] [34] Contenido CH4 (vol )[34]
Suero 6 80 95 800 950 60 80
Tabla 32 Materia seca materia orgaacutenica rendimiento de biogaacutes y contenido de metano para el suero de leche
Tabla 33 Generacioacuten diaria y anual de residuos en materia seca expresados en kg por diacutea y toneladas por antildeo para FRIVAL
Fuente sup1Datos presentados por la planta en el SEIA (2005) y 2Altaner (2009)
Fuente Elaboracioacuten propia
Fuente Deublein D and Steinhauser A (eds) (2008) Gas Preparation in Biogas from Waste and Renewable Resources An Introduction Wiley-VCH Verlag GmbH amp Co KGaA Weinheim Germany doi 1010029783527621705ch3f
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Tabla 34 Valores de DBO5 soacutelidos suspendidos totales y aceites y grasas presentes en los RILes generados en la planta FRIVAL
Paraacutemetro Promedio ponderado (mg L sup1 ) Promedio ponderado (kg mmacrsup3 ) Carga maacutexima diaria (kg diacutea )DBO5 3175 3175 1515Soacutelidos Suspendidos 1837 1837 876Aceites y Grasas 626 0626 299
Paraacutemetro Flujo residuos sup1 Total sup2 Total sup2 (msup3 antildeo sup1) (kg antildeo sup1) (ton antildeo sup1)Soacutelidos Suspendidos 12031 22101 221Aceites y Grasas 7531 75TOTAL 29632 296
Fuente SEIA (2005)
Tabla 35 Volumen y materia seca de residuos generados por planta FRIGOBAL al antildeo
Fuente sup1 Vermehren [19] en base a SISS (2012) y sup2 Declaracioacuten de impacto ambiental planta FRIVAL [24]
732 Encuestas y entrevistas a actores relevantes
Se realizaron encuestas y entrevistas a productores de los rubros analizados con el propoacutesito de conocer la capacidad de generacioacuten de residuos y la demanda energeacutetica de sus procesos productivos
Ademaacutes se realizaron entrevistas formales a los expertos de diferentes sectores tanto empresas consultores privados sector acadeacutemico e instituciones gubernamentales entre otras que permitieron tener una visioacuten global de los diferentes sistemas productivos analizados en este estudio
733 Encuesta productores de leche (Segmento de 0-10 vacas en ordentildea)
Predio 1
El predio se encuentra ubicado en el sector de Choroico a 14 km de la comuna de Riacuteo Bueno La superficie total es de 10 heacutectareas de las cuales 7 corresponden a la unidad de negocio lecheriacutea y 3 son destinadas a la crianza de terneros La empresa cuenta con un equipo de ordentildea de 2 unidades no posee liacutenea de leche y no posee estanque enfriador Entrega en tarro
La raza predominante es Overo Colorado posee 8 vacas masas 5 vacas en ordentildea y 3 vacas secas Realiza dos ordentildeas al diacutea Los meses de mayo a septiembre no ordentildea Durante la temporada 2014 entregoacute 7300 litros de leche Las vacas estaacuten en promedio 3 horas en el patio de espera
Predio 2
El predio se encuentra ubicado en el sector de Cayurruca a 24 km de la comuna de Riacuteo Bueno La superficie total es de 20 hectaacutereas siendo la totalidad de la superficie destinada al rubro de leche 15 hectaacutereas corresponden a la unidad de negocio lecheriacutea y 5 corresponden a la unidad de negocio crianza La empresa cuenta con un equipo de ordentildea de 2 unidades no posee liacutenea de leche y cuenta con un estanque enfriador de 650 litros Realiza dos ordentildeas al diacutea
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La raza predominante del rebantildeo es Overo Negro y Holstein fresian El total de vaca masa es de 16 y tiene en ordentildea un promedio anual de 8 Posee 4 vacas secas
Durante la temporada 2014 Bruno entregoacute 35946 litros a planta No ordentildeoacute durante los meses de julio y agosto Las vacas estaacuten en promedio 4 horas en el patio de espera No tiene pozo purinero
734 Encuesta productores de leche (Segmento de 10-25 vacas en ordentildea)
Predio 1El predio se encuentra ubicado en el sector de Choroico a 20 kiloacutemetros de la comuna de Riacuteo Bueno La superficie total del predio es de 39 hectaacutereas de las cuales 20 estaacuten destinadas al rubro de la leche De eacutestas 13 hectaacutereas corresponden a la unidad de negocio lecheriacutea y 7 a la unidad de negocio crianza La empresa cuenta con un equipo de ordentildea de 2 unidades no posee liacutenea de leche y no posee tanque enfriador La sentildeora Alicia entrega leche en tarro
La raza de su rebantildeo es Overo Negro y Overo Colorado El total de vacas masas es de 29 y tiene un promedio de 24 vacas en ordentildea En promedio al antildeo tiene 6 vacas secas y 19 terneros Realiza 2 ordentildeas Durante la temporada 2014 la sentildeora Alicia comercializoacute un total de 78720 litros de leche En promedio las vacas estaacuten 4 horas en el patio de espera
Predio 2El predio se encuentra ubicado en el sector de Futahuente a 50 kiloacutemetros de la ciudad de Riacuteo Bueno La superficie total del predio es de 21 hectaacuterea de las cuales 15 corresponden a la unidad de negocio lecheriacutea y 5 a la unidad crianza La empresa cuenta con un equipo de ordentildea de 4 unidades posee liacutenea de leche y estanque enfriador de 570 litros
La raza predominante del rebantildeo lechero es Jersey Overo Negro y Overo Colorado El total de vacas masa son 20 en ordentildea tiene 16 y 4 vacas secas en promedio al antildeo
Realiza dos ordentildeas La produccioacuten de leche durante la temporada 2014 fue de 76830 litros En promedio las vacas estaacuten 4 horas en el patio de espera
735 Encuesta productores de leche (Segmento de 50-100 vacas en ordentildea)
Predio 1El predio se encuentra ubicado en el sector de Folilco a 35 kiloacutemetros de la comuna de Riacuteo Bueno La superficie total es de 342 hectaacutereas propias y 26 arrendadas
La superficie destinada al rubro de leche es de 602 hectaacutereas de las cuales 442 corresponden a la unidad de negocio lecheriacutea y 16 a la unidad de negocio crianza La empresa cuenta con un equipo de ordentildea de 6 unidades posee liacutenea de leche y estanque enfriador de 2400 litros
La raza predominante del rebantildeo lechero es Overo Colorado El total de vacas masa es de 117 de las cuales 84 estaacuten en ordentildea El nuacutemero de vacas secas en promedio son 31 Las vacas se encuentran en el patio de espera 4 horas aproximadamente Siacute posee pozo purinero
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74 Encuesta ferias de ganado741 Encuesta Tattersall de Riacuteo Bueno
bull Capacidad maacutexima de cabezas en la feria 2500 cabezas promediobull Cantidad promedio de cabezas que existen en un determinado tiempo en el recinto Esta informacioacuten aparece en la paacutegina
web de la feria
bull Porcentaje de tipo de animales (vaquilla novillo bueyes etc) en un determinado periacuteodo de tiempo Esta informacioacuten aparece en la paacutegina web de la feria
bull Permanencia promedio de animales en el recinto Los animales pueden permanecer simplemente 2 a 3 horas como miacutenimo y como maacuteximo 48 horas Pero lo normal es que el animal se encuentre en el recinto aproximadamente 24 horas
742 Procedimiento para deshacerse de los desechos (bostas y purines)
bull Bostas Despueacutes de ponerle aserriacuten a los corrales las bostas son extraiacutedas con pala y trasladadas con carretilla a un lugar especiacutefico del recinto para que luego semanalmente sean trasladadas a Curarrehue
bull Purines (Juan Carrasco) Los purines despueacutes del manguereo y tambieacuten con ayuda de la pendiente llegan a los desaguumles los cuales estaacuten proacuteximos a los corrales para posteriormente ser conducidos a una planta procesadora que realiza un filtrado separando los soacutelidos de los liacutequidos Los soacutelidos son trasladados al recinto donde son acumuladas las bostas y los liacutequidos caen en el alcantarillado
743 Cantidad promedio de desechos (bostas y purines) en un determinado tiempo
bull Desechos soacutelidos Potencialmente 4000 Kg a 6000kg
bull Desechos liacutequidos No tienen cifras especiacuteficas ya que son desprendidos en el alcantarillado
744 Encuesta FEGOSA Paillaco (Carlos Rocha)
bull Capacidad maacutexima de cabezas en la feria 1700 cabezas promedio
bull Cantidad promedio de cabezas que existen en un determinado periodo de tiempo en el recinto Esta informacioacuten aparece en la paacutegina web de la feria
bull Porcentaje de tipo de animales (vaquilla novillo bueyes etc) en un determinado periodo de tiempo Esta informacioacuten aparece en la paacutegina web de la feria
bull Permanencia promedio de animales en el recinto Los animales pueden irse de inmediato o permanecer como maacuteximo 48 horas Pero lo normal es que el animal se encuentre en el recinto aproximadamente 24 horas
745 Procedimiento para deshacerse de los desechos (bostas y purines)
bull Bostas Despueacutes de ponerle aserriacuten a los corrales las bostas son extraiacutedas con pala y trasladadas con carretilla a un lugar especiacutefico del recinto para que luego semanalmente sean trasladadas a Curarrehue
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bull Purines Los purines despueacutes del manguereo y tambieacuten con ayuda de la pendiente llegan a los desaguumles los cuales estaacuten proacuteximos a los corrales Posteriormente son conducidos a 2 pozos purineros de capacidad de 10000 litros cada uno Una vez llenos son traslados por un camioacuten de FEROSOR a una planta procesadora en Puerto Montt
746 Cantidad promedio de desechos (bostas y purines) en un determinado tiempo
bull Desechos soacutelidos Potencialmente 3000 Kg a 4000kg bull Desechos purines Potencialmente 20000 litros entre 1 a 2 semanas tendriacutea que ser trasladado por FEROSOR
75 Entrevista criaderos de aves751 Agriacutecola y aviacutecola ciudad de Valdivia La Aviacutecola se dedica a la venta de insumos agriacutecolas y a la venta de aves de carne y ponedoras El criadero se encuentra ubicado en las dependencias comerciales de la aviacutecola La capacidad maacutexima del recinto es de aproximadamente 2000 aves El mayor porcentaje de su produccioacuten estaacute orientado a la venta de pollos Broiler los que promedian el 80 del total Ademaacutes se comercializan gallinas y patos los cuales promedian 12 y 8 respectivamente
El mayor problema que presenta la aviacutecola en el proceso productivo es la calefaccioacuten de la sala donde se mantienen las aves El duentildeo de la empresa sentildeala que cuando iniciaron el negocio se usaban laacutemparas incandescentes a petroacuteleo pero con los antildeos las nuevas tecnologiacuteas y el cambio en la valorizacioacuten de los combustibles ha favorecido el uso de la calefaccioacuten en base a energiacutea eleacutectrica Actualmente el costo promedio mensual en electricidad para calefaccionar la sala de mantenimiento de las aves fluctuacutea entre los $400000 a los $500000 pesos
La empresa proyecta establecer caacutemaras incubadoras por lo cual estima que su consumo de energiacutea eleacutectrica aumentaraacute en un 20
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76 Entrevista productores de quesoNelson Pizarro Lago Ranco sector Huaimen (Ayudante del productor Juan Pizarro)
Sectores de ventaEn ferias de Corral Valdivia y Lago Ranco
Precio de venta del queso$4400kiloiquestSe dedica soacutelo a la produccioacuten de quesoSolamente queseriacuteaiquestCompra la leche o tiene sus propias vacasCompro la leche trabajando aproximadamente 1200 litros diariosiquestCuantos kilos de queso produce en un determinado tiempo150 kg ndash 140 kg de queso diario (15 quesos)iquestCuantos litros de suero produce en un determinado tiempo8 litros por kilo de quesoiquestDiariamente se produce 800-900 litros de sueroSe desprende aproximadamente el 80 del total de la lecheiquestLa calidad de la leche afecta a la produccioacuten de sueroSiacute afecta Cuando la leche es maacutes gruesa se desprende entre un 60 a un 70 del total de la lecheNatalia Unioacuten Lago Ranco sector CayurrucaSectores de ventaEn ferias de Valdivia y Lago Ranco
Precio de venta del queso$3500kiloiquestSoacutelo se dedica a la produccioacuten de quesoSolamente queseriacuteaiquestCompra la leche o tiene sus propias vacasCompro la leche trabajando aproximadamente 800 litros diariosiquestCuaacutentos kilos de queso produce en un determinado tiempo90 kg a 100 kg de queso diario (10 quesos)iquestCuaacutentos litros de suero produce en un determinado tiempo8 a 9 litros por kilo de quesoiquestDiariamente se produce 500 a 600 litros de sueroSe desprende aproximadamente entre 80 iquestLa Calidad de la leche afecta a la produccioacuten de sueroSi afecta cuando la leche es maacutes gruesa se desprende un 70 del total de la leche
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77 Encuesta industria cervezaSe realizaron entrevistas a 4 cerveceriacuteas artesanales de la Regioacuten todas localizadas en Valdivia Las cerveceriacuteas fueron
bull Cuello Negrobull 3 Puentesbull JBellobull El Growler
En general la entrevista recopiloacute los datos teacutecnico-productivos necesarios para la estimacioacuten del potencial de produccioacuten de biogaacutes de cada cerveceriacutea Adicionalmente se consultoacute sobre los planes de expansioacuten y la visioacuten de crecimiento del sector en el corto y mediano plazo
Al respecto Cerveza Cuello Negro pretende duplicar su produccioacuten en un plazo de aproximadamente dos antildeos El resto de las cerveceriacuteas consultadas si bien expresaron intensiones y visioacuten optimista respecto de su expansioacuten no especificaron metas o cantidades
Consultadas sobre su visioacuten acerca del potencial de crecimiento del sector cervecero artesanal Cristiaacuten Olivares de Cuello Negro afirmoacute que es virtualmente indefinido ldquoLa cerveza artesanal considerando Kunstmann y Kross acapara aproximadamente un 2 del mercado Considerando que en USA es del 15 la posibilidades de crecimiento son muy grandesrdquo destacoacute Misma opinioacuten expresoacute Javier Bello de Cerveza JBello ldquoLa cerveceriacutea artesanal tiene mucho potencial le estaacute quitando volumen a la cerveceriacutea industrial que hoy tiene maacutes del 90 del mercado Asiacute que son miles y miles de litrosrdquo enfatizoacute el emprendedor Finalmente Joel Driver de Cerveceriacutea El Growler tambieacuten considera que el potencial de crecimiento es enorme ldquoEn USA hay cerveceriacuteas artesanales que producen 20 veces lo que produce Kunstmann El mercado de USA igual es gigante pero aquiacute falta mucho todaviacutea tanto en la Regioacuten como en el paiacutes En ese sentido considerando el bajo porcentaje de las artesanales en el mercado de las cervezas cuesta mucho ponerse un liacutemiterdquo explicoacute
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Tabla 36
Sensibilizacioacuten VANVAN 10 -$5706129VAN 12 -$7005911VAN 15 -$8473317TIR 460
Fuente Elaboracioacuten propia
Caso 70 Vacas Antildeo 0 Antildeo 1 Antildeo 2 Antildeo 3 Antildeo 4 Antildeo 5 Antildeo 6 Antildeo 7 Antildeo 8 Antildeo 9 Antildeo 10 Antildeo 11 Antildeo 12 Antildeo 13 Antildeo 14 Antildeo 15 Antildeo 16 Antildeo 17 Antildeo 18 Antildeo 19 Antildeo 20Ingresos Ingresos Ahorro lentildea $420000 $432600 $445578 $458945 $472714 $486895 $501502 $516547 $532043 $548005 $564445 $581378 $598820 $616784 $635288 $654346 $673977 $694196 $715022 $736473Excedentes $79040 $81411 $83854 $86369 $88960 $91629 $94378 $97209 $100126 $103129 $106223 $109410 $112692 $116073 $119555 $123142 $126836 $130641 $134560 $138597Beneficios Totales $499040 $514011 $529432 $545314 $561674 $578524 $595880 $613756 $632169 $651134 $670668 $690788 $711512 $732857 $754843 $777488 $800813 $824837 $849582 $875070 Costos Costo mantencioacuten -$200000 -$206000 -$212180 -$218545 -$225102 -$231855 -$238810 -$245975 -$253354 -$260955 -$268783 -$276847 -$285152 -$293707 -$302518 -$311593 -$320941 -$330570 -$340487 -$350701Valor residual $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $1500000Inversioacuten inicial -$15000000 Subsdio $12692000 Aporte privado -$2308000 Costos Totales -$200000 -$206000 -$212180 -$218545 -$225102 -$231855 -$238810 -$245975 -$253354 -$260955 -$268783 -$276847 -$285152 -$293707 -$302518 -$311593 -$320941 -$330570 -$340487 $1149299Flujo Neto -$2308000 $299040 $308011 $317252 $326769 $336572 $346669 $357069 $367781 $378815 $390179 $401885 $413941 $426360 $439150 $452325 $465895 $479871 $494268 $509096 $2024368Flujo Neto Acumulado $0 $299040 $607051 $924303 $1251072 $1587644 $1934313 $2291383 $2659164 $3037979 $3428158 $3830043 $4243985 $4670344 $5109494 $5561819 $6027714 $6507585 $7001853 $7510948 $9535317
Caso 70 Vacas Antildeo 0 Antildeo 1 Antildeo 2 Antildeo 3 Antildeo 4 Antildeo 5 Antildeo 6 Antildeo 7 Antildeo 8 Antildeo 9 Antildeo 10 Antildeo 11 Antildeo 12 Antildeo 13 Antildeo 14 Antildeo 15 Antildeo 16 Antildeo 17 Antildeo 18 Antildeo 19 Antildeo 20Ingresos Ahorro GLP $98895000 $1018619 $1049177 $1080652 $1113072 $1146464 $1180858 $1216284 $1252772 $1290355 $1329066 $1368938 $1410006 $1452306 $1495876 $1540752 $1586974 $1634584 $1683621 $1734130Excedentes $79040 $81411 $83854 $86369 $88960 $91629 $94378 $97209 $100126 $103129 $106223 $109410 $112692 $116073 $119555 $123142 $126836 $130641 $134560 $138597Beneficios Totales $1067990 $1100030 $1133031 $1167022 $1202032 $1238093 $1275236 $1313493 $1352898 $1393485 $1435289 $1478348 $1522698 $1568379 $1615431 $1663894 $1713810 $1765225 $1818181 $1872727 Costos Costo mantencioacuten -$200000 -$206000 -$212180 -$218545 -$225102 -$231855 -$238810 -$245975 -$253354 -$260955 -$268783 -$276847 -$285152 -$293707 -$302518 -$311593 -$320941 -$330570 -$340487 -$350701Valor residual $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $1500000Inversioacuten inicial -$15000000 Subsidio $5708000 Aporte privado -$9292000 Costos Totales -$200000 -$206000 -$212180 -$218545 -$225102 -$231855 -$238810 -$245975 -$253354 -$260955 -$268783 -$276847 -$285152 -$293707 -$302518 -$311593 -$320941 -$330570 -$340487 $1149299Flujo Neto -$9292000 $867990 $894030 $920851 $948476 $976930 $1006238 $1036425 $1067518 $1099544 $1132530 $1166506 $1201501 $1237546 $1274673 $1312913 $1352300 $1392869 $1434655 $1477695 $3022026Flujo Neto Acumulado $0 $867990 $1762020 $2682870 $3631346 $4608277 $5614515 $6650941 $7718459 $8818003 $9950533 $11117039 $12318540 $13556086 $14830759 $16143671 $17495971 $18888841 $20323496 $21801191 $24823216
Sensibilizacioacuten VANVAN 10 $1040075VAN 12 $548052VAN 15 $648TIR 1500
Sensibilizacioacuten VANVAN 10 $1871VAN 12 -$1297911VAN 15 -$2765317TIR 1000
FLUJO FINANCIERO SIN SUBSIDIO EN BASE A GLP
FLUJO FINANCIERO CON SUBSIDIO (85) EN BASA A LENtildeA
Caso 70 Vacas Antildeo 0 Antildeo 1 Antildeo 2 Antildeo 3 Antildeo 4 Antildeo 5 Antildeo 6 Antildeo 7 Antildeo 8 Antildeo 9 Antildeo 10 Antildeo 11 Antildeo 12 Antildeo 13 Antildeo 14 Antildeo 15 Antildeo 16 Antildeo 17 Antildeo 18 Antildeo 19 Antildeo 20Ingresos Ahorro GLP $98895000 $1018619 $1049177 $1080652 $1113072 $1146464 $1180858 $1216284 $1252772 $1290355 $1329066 $1368938 $1410006 $1452306 $1495876 $1540752 $1586974 $1634584 $1683621 $1734130Excedentes $79040 $81411 $83854 $86369 $88960 $91629 $94378 $97209 $100126 $103129 $106223 $109410 $112692 $116073 $119555 $123142 $126836 $130641 $134560 $138597Beneficios Totales $1067990 $1100030 $1133031 $1167022 $1202032 $1238093 $1275236 $1313493 $1352898 $1393485 $1435289 $1478348 $1522698 $1568379 $1615431 $1663894 $1713810 $1765225 $1818181 $1872727 Costos Costo mantencioacuten -$200000 -$206000 -$212180 -$218545 -$225102 -$231855 -$238810 -$245975 -$253354 -$260955 -$268783 -$276847 -$285152 -$293707 -$302518 -$311593 -$320941 -$330570 -$340487 -$350701Valor residual $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $1500000Inversioacuten inicial -$15000000 Subsidio $0 Aporte privado -$15000000 Costos Totales -$200000 -$206000 -$212180 -$218545 -$225102 -$231855 -$238810 -$245975 -$253354 -$260955 -$268783 -$276847 -$285152 -$293707 -$302518 -$311593 -$320941 -$330570 -$340487 $1149299Flujo Neto -$15000000 $867990 $894030 $920851 $948476 $976930 $1006238 $1036425 $1067518 $1099544 $1132530 $1166506 $1201501 $1237546 $1274673 $1312913 $1352300 $1392869 $1434655 $1477695 $3022026Flujo Neto Acumulado $0 $867990 $1762020 $2682870 $3631346 $4608277 $5614515 $6650941 $7718459 $8818003 $9950533 $11117039 $12318540 $13556086 $14830759 $16143671 $17495971 $18888841 $20323496 $21801191 $24823216
FLUJO FINANCIERO PRIVADO CON SUBSIDIO (38) EN BASE A GLP
78 Anaacutelisis Econoacutemico
93
Caso 70 Vacas Antildeo 0 Antildeo 1 Antildeo 2 Antildeo 3 Antildeo 4 Antildeo 5 Antildeo 6 Antildeo 7 Antildeo 8 Antildeo 9 Antildeo 10 Antildeo 11 Antildeo 12 Antildeo 13 Antildeo 14 Antildeo 15 Antildeo 16 Antildeo 17 Antildeo 18 Antildeo 19 Antildeo 20Ingresos Ingresos Ahorro lentildea $420000 $432600 $445578 $458945 $472714 $486895 $501502 $516547 $532043 $548005 $564445 $581378 $598820 $616784 $635288 $654346 $673977 $694196 $715022 $736473Excedentes $79040 $81411 $83854 $86369 $88960 $91629 $94378 $97209 $100126 $103129 $106223 $109410 $112692 $116073 $119555 $123142 $126836 $130641 $134560 $138597Beneficios Totales $499040 $514011 $529432 $545314 $561674 $578524 $595880 $613756 $632169 $651134 $670668 $690788 $711512 $732857 $754843 $777488 $800813 $824837 $849582 $875070 Costos Costo mantencioacuten -$200000 -$206000 -$212180 -$218545 -$225102 -$231855 -$238810 -$245975 -$253354 -$260955 -$268783 -$276847 -$285152 -$293707 -$302518 -$311593 -$320941 -$330570 -$340487 -$350701Valor residual $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $1500000Inversioacuten inicial -$15000000 Subsdio $12692000 Aporte privado -$2308000 Costos Totales -$200000 -$206000 -$212180 -$218545 -$225102 -$231855 -$238810 -$245975 -$253354 -$260955 -$268783 -$276847 -$285152 -$293707 -$302518 -$311593 -$320941 -$330570 -$340487 $1149299Flujo Neto -$2308000 $299040 $308011 $317252 $326769 $336572 $346669 $357069 $367781 $378815 $390179 $401885 $413941 $426360 $439150 $452325 $465895 $479871 $494268 $509096 $2024368Flujo Neto Acumulado $0 $299040 $607051 $924303 $1251072 $1587644 $1934313 $2291383 $2659164 $3037979 $3428158 $3830043 $4243985 $4670344 $5109494 $5561819 $6027714 $6507585 $7001853 $7510948 $9535317
Caso 70 Vacas Antildeo 0 Antildeo 1 Antildeo 2 Antildeo 3 Antildeo 4 Antildeo 5 Antildeo 6 Antildeo 7 Antildeo 8 Antildeo 9 Antildeo 10 Antildeo 11 Antildeo 12 Antildeo 13 Antildeo 14 Antildeo 15 Antildeo 16 Antildeo 17 Antildeo 18 Antildeo 19 Antildeo 20Ingresos Ahorro GLP $98895000 $1018619 $1049177 $1080652 $1113072 $1146464 $1180858 $1216284 $1252772 $1290355 $1329066 $1368938 $1410006 $1452306 $1495876 $1540752 $1586974 $1634584 $1683621 $1734130Excedentes $79040 $81411 $83854 $86369 $88960 $91629 $94378 $97209 $100126 $103129 $106223 $109410 $112692 $116073 $119555 $123142 $126836 $130641 $134560 $138597Beneficios Totales $1067990 $1100030 $1133031 $1167022 $1202032 $1238093 $1275236 $1313493 $1352898 $1393485 $1435289 $1478348 $1522698 $1568379 $1615431 $1663894 $1713810 $1765225 $1818181 $1872727 Costos Costo mantencioacuten -$200000 -$206000 -$212180 -$218545 -$225102 -$231855 -$238810 -$245975 -$253354 -$260955 -$268783 -$276847 -$285152 -$293707 -$302518 -$311593 -$320941 -$330570 -$340487 -$350701Valor residual $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $1500000Inversioacuten inicial -$15000000 Subsidio $5708000 Aporte privado -$9292000 Costos Totales -$200000 -$206000 -$212180 -$218545 -$225102 -$231855 -$238810 -$245975 -$253354 -$260955 -$268783 -$276847 -$285152 -$293707 -$302518 -$311593 -$320941 -$330570 -$340487 $1149299Flujo Neto -$9292000 $867990 $894030 $920851 $948476 $976930 $1006238 $1036425 $1067518 $1099544 $1132530 $1166506 $1201501 $1237546 $1274673 $1312913 $1352300 $1392869 $1434655 $1477695 $3022026Flujo Neto Acumulado $0 $867990 $1762020 $2682870 $3631346 $4608277 $5614515 $6650941 $7718459 $8818003 $9950533 $11117039 $12318540 $13556086 $14830759 $16143671 $17495971 $18888841 $20323496 $21801191 $24823216
Caso 70 Vacas Antildeo 0 Antildeo 1 Antildeo 2 Antildeo 3 Antildeo 4 Antildeo 5 Antildeo 6 Antildeo 7 Antildeo 8 Antildeo 9 Antildeo 10 Antildeo 11 Antildeo 12 Antildeo 13 Antildeo 14 Antildeo 15 Antildeo 16 Antildeo 17 Antildeo 18 Antildeo 19 Antildeo 20Ingresos Ahorro GLP $98895000 $1018619 $1049177 $1080652 $1113072 $1146464 $1180858 $1216284 $1252772 $1290355 $1329066 $1368938 $1410006 $1452306 $1495876 $1540752 $1586974 $1634584 $1683621 $1734130Excedentes $79040 $81411 $83854 $86369 $88960 $91629 $94378 $97209 $100126 $103129 $106223 $109410 $112692 $116073 $119555 $123142 $126836 $130641 $134560 $138597Beneficios Totales $1067990 $1100030 $1133031 $1167022 $1202032 $1238093 $1275236 $1313493 $1352898 $1393485 $1435289 $1478348 $1522698 $1568379 $1615431 $1663894 $1713810 $1765225 $1818181 $1872727 Costos Costo mantencioacuten -$200000 -$206000 -$212180 -$218545 -$225102 -$231855 -$238810 -$245975 -$253354 -$260955 -$268783 -$276847 -$285152 -$293707 -$302518 -$311593 -$320941 -$330570 -$340487 -$350701Valor residual $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $1500000Inversioacuten inicial -$15000000 Subsidio $0 Aporte privado -$15000000 Costos Totales -$200000 -$206000 -$212180 -$218545 -$225102 -$231855 -$238810 -$245975 -$253354 -$260955 -$268783 -$276847 -$285152 -$293707 -$302518 -$311593 -$320941 -$330570 -$340487 $1149299Flujo Neto -$15000000 $867990 $894030 $920851 $948476 $976930 $1006238 $1036425 $1067518 $1099544 $1132530 $1166506 $1201501 $1237546 $1274673 $1312913 $1352300 $1392869 $1434655 $1477695 $3022026Flujo Neto Acumulado $0 $867990 $1762020 $2682870 $3631346 $4608277 $5614515 $6650941 $7718459 $8818003 $9950533 $11117039 $12318540 $13556086 $14830759 $16143671 $17495971 $18888841 $20323496 $21801191 $24823216
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de Poliacutetica Publica Ndeg 12 de 2015
96
97
AGRADECIMIENTOSInstituto de Ingenieriacutea Agraria y Suelos IIAS Facultad de Ciencias Agrarias de
la Universidad Austral de Chile y al profesor Dante Pinochet
Gobernacioacuten Provincial de ValdiviaPatricio Candiacutea y Fabiaacuten Silva INDAP Regioacuten de Los Riacuteos
Claudio Aguirre Ramiacuterez Servicio de Evaluacioacuten Ambiental (SEA) Regioacuten de Los Riacuteos
Karla Mass Centro Transdisciplinario de Estudios Ambientales y Desarrollo Humano Sostenible (CEAM-UACH)
Matiacuteas Erraacutezuriz Genera Austral
Agricultores Regioacuten de Los Lagos y de Los RiacuteosResi Reinecke Purranque
Ricardo Bornscheuer Entre LagosAlejandro Astete Osorno
Elfrida Grothusen PurranqueRicardo Hagedorn PaillacoEdgar Endress Riacuteo BuenoAviacutecola Camilo Henriacutequez
A todos los profesionales teacutecnicos productores y empresarios que colaboraron con informacioacuten para realizar este estudio
Poliacutetica Regional de Desarrollo Silvoagropecuario 2014 - 2018
El presente documento es producto
de un trabajo de investigacioacuten de
caraacutecter exploratorio sobre el potencial
de produccioacuten y utilizacioacuten de biogaacutes
en explotaciones silvoagropecuarias
de la Regioacuten de Los Riacuteos con eacutenfasis en
la pequentildea y mediana agricultura Su
fi nalidad fue reunir antecedentes que
orienten la toma de decisiones puacuteblicas
y privadas incluyendo informacioacuten
teacutecnica y econoacutemica que deacute cuenta
del potencial de implementacioacuten
de proyectos de biogaacutes de origen
agropecuario en la Regioacuten de los Riacuteos
5
4 Evaluacioacuten econoacutemica y social de sistemas prediales de biodigestioacuten 57 Autor Francisco Cerda41 Aspectos metodoloacutegicos 5842 Valorizacioacuten de productos asociados a sistemas prediales de biodigestioacuten (SPB) 60421 Ingresos en sustitucioacuten de energiacuteas (ahorro) 60422 Excedentes energeacuteticos 62423 Costos asociados al proyecto 62424 Inversioacuten 63425 Costos de operacioacuten y mantencioacuten 64426 Evaluacioacuten y sensibilizacioacuten privada de la inversioacuten 6443 Externalidades y consideraciones para la evaluacioacuten social de un SPB 69431 Disminucioacuten de olores y vectores 69432 Sustitucioacuten de lentildea menos deforestacioacuten 69433 Menor emisioacuten de gas metano disminucioacuten del efecto invernadero 70434 Control de malezas 70435 Estabilizacioacuten e higienizacioacuten de purines 70436 Cumplimiento de normas medioambientales 70437 Criterios de evaluacioacuten social 71
5 Normativa aplicable a proyectos de generacioacuten de biogaacutes 73 Autor Eliana Sotomayor
6 Conclusiones generales 79
7 Anexos 82
71 Anaacutelisis comparativo entre purin crudo y digestado 8272 Anaacutelisis de residuos de fosas seacutepticas tratados con biodigestioacuten 8473 Caacutelculo de potenciales de biomasa y energiacutea 85731 Datos referenciados 85732 Encuestas y entrevistas a actores relevantes 86733 Encuesta productores de leche (segmento de 0-10 vacas en ordentildea) 86734 Encuesta productores de leche (segmento de 10-25 vacas en ordentildea) 87735 Encuesta productores de leche (segmento de 50-100 vacas en ordentildea) 8774 Encuesta ferias de ganado 88741 Encuesta Tattersal de Riacuteo Bueno 88742 Procedimiento para deshacerse de los desechos (bostas y purines) 88743 Cantidad promedio de desechos (bostas y purines) en un determinado tiempo 88744 Encuesta FEGOSA Paillaco 88745 Procedimiento para deshacerse de los desechos (bostas y purines) 88746 Cantidad promedio de desechos (bostas y purines) en un determinado tiempo 8975 Entrevista a criaderos de aves 89751 Agriacutecola y aviacutecola ciudad de Valdivia 8976 Entrevista productores de queso 8977 Encuesta industria cervecera 9078 Anaacutelisis Econoacutemico 92 Bibliografiacutea 94
Agradecimientos 97
6
Tabla 1 Biodigestor de Domo Flotante tipo hinduacute 22Tabla 2 Biodigestor de Domo Fijo tipo Chino 22Tabla 3 Biodigestor de Estructura Flexible 23Tabla 4 Biodigestor de Estructura Riacutegida y Gasoacutemetro Externo 24Tabla 5 Biodigestor de Flujo Inducido Estructura Riacutegida y Gasoacutemetro Flexible 25Tabla 6 Detalle de nuacutemero de animales y produccioacuten de purines por tamantildeo de explotacioacuten 37Tabla 7 Detalle de nuacutemero de cabezas de cerdo y produccioacuten de purines por tamantildeo de explotacioacuten en la 38 Regioacuten de Los Riacuteos Tabla 8 Puriacuten producido seguacuten tipo de animal Tattersall 39Tabla 9 Puriacuten producido seguacuten tipo de animal FEGOSA 39Tabla 10 Generacioacuten anual de suero huacutemedo seco y materia orgaacutenica en la regioacuten 41Tabla 11 Estieacutercol de aves seguacuten tamantildeo de explotacioacuten 42Tabla 12 Produccioacuten de cerveza y bagazo para 4 empresas de la Regioacuten de Los Riacuteos 44Tabla 13 Factores de conversioacuten de materia orgaacutenica en biogaacutes 45Tabla 14 Potencial valor teoacuterico de generacioacuten de biogaacutes a partir de la digestioacuten anaeroacutebica de purines 45 de vacunos de lecheriacutea Tabla 15 Produccioacuten de biogaacutes porcino 46Tabla 16 Produccioacuten estimada de biogaacutes para las industrias laacutecteas de la Regioacuten de Los Riacuteos 46
Figura 1 (A - B) Buses funcionando con biogaacutes durante la segunda guerra mundial y posterior a ella 16Figura 2 Esquema de un biodigestor en base a purines 17Figura 3 Caldera a biogaacutes 18Figura 4 (A - B) Caldera a biogaacutes y grupo electroacutegeno a biogaacutes 18Figura 5 Calefactor porcino a biogaacutes Centro de Educacioacuten y Trabajo (CET ) Talca 19Figura 6 Graacutefico temperatura versus produccioacuten de biogaacutes 19Figura 7 (A - B) Aplicacioacuten de biofertilizante 20Figura 8 Biodigestor de domo flotante tipo hinduacute 22Figura 9 Biodigestor de domo fijo tipo Chino Coltauco (Foto) 22Figura 10 Biodigestor de domo flotante tipo hinduacute (Foto) 22Figura 11 Biodigestores de estructura flexible (Foto) 22Figura 12 Biodigestor de domo fijo tipo Chino 23Figura 13 Biodigestor de estructura flexible 23Figura 14 Biodigestor de estructura riacutegida y gasoacutemetro externo 24Figura 15 (A - B) Biodigestor de estructura riacutegida y gasoacutemetro externo (Foto) 24Figura 16 Biodigestor de flujo inducido estructura riacutegida y gasoacutemetro flexible 25Figura 16 (A-B) Biodigestor sistema estructura de hormigoacuten domo flexible agitacioacuten constante y calefaccioacuten 25Figura 17 Planta biogaacutes en la regioacuten de OacuteHiggins para purines de cerdos (Foto) 26Figura 18 Cogeneracioacuten con grupo electroacutegeno de 200 Kw a biogaacutes en planta de Genera Austral 27Figura 19 (A - B) Planta de biogaacutes para residuos laacutecteos de Schwager Energy en Osorno 27Figura 20 Biodigestores de material flexible tipo laguna en la Regioacuten de los Lagos 27Figura 21 Biodigestores en fundo ldquoEl Animardquo sector Purranque 28Figura 22 Esquema de sistema de captacioacuten y transformacioacuten del biogaacutes en energiacutea eleacutectrica en el relleno 28 sanitario Loma Los Colorados Figura 23 Sistema de biodigestioacuten predial para 40 vacas Chiscaihue 28Figura 24 Biodigestor estructura flexible tipo laguna Reumen 28Figura 25 (A - B - C) Biodigestores de estructura riacutegida y domo flotante en la Regioacuten de los Riacuteos 29Figura 26 (A - B) Recoleccioacuten mezcla y llenado biodigestor domiciliario 30Figura 27 Biodigestor domiciliario de estructura riacutegida y cuacutepula flexible para 20 cerdos biogaacutes para cocinar 30Figura 28 Biodigestor estructura flexible para 80 vacas Puyehue 30Figura 29 Clasificacioacuten de biomasas agropecuarias residuales analizadas en este estudio 36Figura 30 Composicioacuten del potencial de biogaacutes regional por tipo de biomasa 50Figura 31 Esquema general de evaluacioacuten social y privada de un SPB 59
IacuteNDICE DE FIGURAS
IacuteNDICE DE TABLAS
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Tabla 17 Potencial de biogaacutes Planta FRIVAL 47Tabla 18 Potencial regional de generacioacuten de residuos orgaacutenicos para la produccioacuten de biogaacutes en la industria de matadero 47Tabla 19 Potencial teoacuterico de biogaacutes generado a partir del estieacutercol de aves 48Tabla 20 Potencial de generacioacuten de biogaacutes a partir de los desechos soacutelidos de la industria de la cerveza 48Tabla 21 Potencial regional biogaacutes total y maacuteximo teoacuterico de generacioacuten de energiacutea eleacutectrica y teacutermica 51Tabla 22 Potencial regional biogaacutes de pequentildea escala y valores de sustitucioacuten de otros combustibles utilizados 52Tabla 23 Ejemplo de autosuficiencia teacutermica familiar a traveacutes de la incorporacioacuten de un biodigestor domiciliario 54Tabla 24 Costo energeacutetico sin proyecto y beneficios de produccioacuten energeacutetica 62-63Tabla 25 Costos de inversioacuten privada 63Tabla 26 Costos de mantencioacuten privada 64Tabla 27 Determinacioacuten del aporte privado y subsidio puacuteblico considerando sustitucioacuten de lentildea (TIR 15) 66Tabla 28 Determinacioacuten del aporte privado y subsidio puacuteblico considerando sustitucioacuten de GLP (TIR 15) 67Tabla 29 Determinacioacuten del aporte privado y subsidio puacuteblico considerando sustitucioacuten de GLP (TIR 10) 68Tabla 30 Especificaciones legales que actualmente son aplicables a proyectos de biogaacutes 77Tabla 31 Potencial de produccioacuten de biogaacutes por animal 85Tabla 32 Materia seca materia orgaacutenica rendimiento de biogaacutes y contenido de metano para el suero de leche 85Tabla 33 Generacioacuten diaria y anual de residuos en materia seca expresados en kg por diacutea y toneladas por antildeo 85Tabla 34 Valores de DBO5 soacutelidos suspendidos totales aceites y grasas presentes en los RILEs generados en 86
la planta FRIVAL Tabla 35 Volumen y materia seca de residuos generados por planta FRIGOBAL al antildeo 87Tabla 36 Flujos financieros 92
AFC Agricultura Familiar CampesinaBIOL Fase liacutequida del digestatoBiometanizacioacuten Generacioacuten de metano a traveacutes de
fermentacioacuten anaeroacutebicaBIOSOL Fase soacutelida del digestatoDBO5 Demanda bioloacutegica de oxiacutegenoDigestato Residuo estabilizado de la digestioacuten anaeroacutebicaERNC Energiacutea Renovable No ConvencionalEstieacutercol Deyecciones (fecas) animalesFRIGOBAL Frigoriacutefico BalmacedaFRIVAL Frigoriacutefico ValdiviaGasoacutemetro Contenedor riacutegido o flexible para el
almacenamiento de gasGJ Giga Joule (1 GJ equivale a 028 MW)GLP Gas Licuado de PetroacuteleoINDAP Instituto de Desarrollo AgropecuarioINE Instituto Nacional de EstadiacutesticasKCAL Kilo caloriacuteaKWh Kilo Watt hora
MH Materia HuacutemedaMOH Materia Orgaacutenica HuacutemedaMOS Materia Orgaacutenica SecaMS Materia SecaMV Materia VerdeMW Mega WattMWe Mega Watt eleacutectricoMWh Mega Watt horaPAS Permisos Ambientales SectorialesPuriacuten Estieacutercol diluido en aguas de lavadoQQM Quintales MeacutetricosRdto RendimientoRIL Residuo Industrial LiacutequidoSEA Servicio de Evaluacioacuten AmbientalSEIA Sistema de Evaluacioacuten de Impacto AmbientalSIC Sistema Interconectado CentralSISS Superintendencia de Servicios SanitariosSPB Sistemas Prediales de BiodigestioacutenTRH Tiempo de Retencioacuten HidraacuteulicaUAE Unidad Animal Equivalente
GLOSARIO
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Publicado por
Instituto de Desarrollo Agropecuario (INDAP) y Gobierno Regional de Los Riacuteos (GORE Los Riacuteos)en el marco de la ldquoPoliacutetica Regional de Desarrollo Silvoagropecuario 2014-2018rdquo a traveacutes delldquoPrograma de Valorizacioacuten de Residuos de la Actividad Silvoagropecuariardquo
Gobierno Regional de Los RiacuteosBernardo OrsquoHiggins Nordm 543 Valdiviahttpwwwgoredelosrioscl
Instituto de Desarrollo Agropecuario (INDAP)Comercio 423Riacuteo BuenohttpwwwindapgobclDerechos Reservados Gobierno Regional de Los Riacuteos Registro de Propiedad Intelectual ISBN A-272244 Valdivia Noviembre de 2016
Coordinacioacuten y revisioacutenMariela Leiva Brintrup profesional de INDAPCarlos Martiacutenez Caacuterdenas profesional de INDAPJorge Balboa Toro profesional Gobierno Regional de Los RiacuteosDaniela Geacutenova Espinoza profesional Secretariacutea Regional Ministerial (SEREMI) de Agricultura
Colaboracioacuten especial de Marianela Rosas Uribe Coordinadora Regional Programa GEF Biogaacutes
Coordinacioacuten generalMario Mendoza Cabrera
FotografiacuteasMario Mendoza Cabrera Biotecsur
EditorAlfredo Erlwein Vicuntildea
AutoresMario Avila GrothusenEliana Sotomayor BohleAlfredo Erlwein VicuntildeaFrancisco Cerda Rosenberg
Disentildeo y diagramacioacutenJavier Tuteleers de Teraacuten
Impresioacuten y encuadernacioacutenImprenta Ameacuterica de Osorno Noviembre de 2016
BIOGAacuteS DE RECURSOS AGROPECUARIOS EN LA REGIOacuteN DE LOS RIacuteOS
Aspectos Generales Experiencias y Potencial de Produccioacuten
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La Misioacuten del Instituto de Desarrollo Agropecuario (INDAP) es contribuir al desarrollo econoacutemico sostenible y a la valorizacioacuten de la Agricultura Familiar Campesina y sus organizaciones mediante una accioacuten de fomento tendiente a fortalecer el capital humano social productivo natural y cultural de hombres mujeres joacutevenes y pueblos originarios en los territorios
Por ello nuestra institucioacuten se encuentra continuamente en la buacutesqueda de nuevas herramientas e investigando distintos procesos productivos que permitan que nuestros agricultores tengan acceso a informacioacuten relevante que facilite la adopcioacuten y aplicacioacuten de tecnologiacuteas acordes con el medio ambiente y sostenibles en el tiempo
La visioacuten de nuestra institucioacuten de fomento productivo nos mueve a actuar en red con otros actores puacuteblicos y privados en beneficio de la Agricultura Familiar Campesina con quienes estamos ligados iacutentimamente Son estas redes que se formalizan a traveacutes de convenios con otras instituciones las que nos permiten trabajar en conjunto y lograr los objetivos planteados
El presente documento detalla el trabajo coordinado entre profesonales de INDAP del Gobierno Regional de Los Riacuteos y la Secretariacutea Regional Ministerial (SEREMI) de Agricultura en el marco de la Poliacutetica Regional de Desarrollo Silvoagropecuario 2014-2018 quienes se dan cita para primero conversar luego discutir y finalmente explorar una de las alternativas energeacuteticas renovables como es la utilizacioacuten del biogaacutes el cual resulta factible de producir en los mismos predios de nuestros agricultores estableciendo una alternativa de
PRESENTACIOacuteN
JORGE SANCHEZ SLATERDirector Regional INDAP Regioacuten de Los Riacuteos
generacioacuten energeacutetica que revaloriza los residuos prediales haciendo eco a la creciente demanda que existe por parte de la Agricultura Familiar Campesina Regional por incorporar Energiacuteas Limpias que permitan desarrollar un manejo cada vez maacutes sustentable de sus unidades productivas
Cabe destacar que la investigacioacuten presentada a continuacioacuten estaacute enmarcada en los pequentildeos y medianos productores pretendiendo ser una herramienta uacutetil que constituya uno de los primeros pasos para evaluar la utilizacioacuten de este tipo de tecnologiacuteas en predios manejados por productores agropecuarios de la Regioacuten de Los Riacuteos
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INTRODUCCIOacuteN1
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En la Regioacuten de Los Riacuteos el sector silvoagropecuario representa el 13 del Producto Interno Bruto y genera el 25 del empleo siendo parte importante del motor econoacutemico regional Es por esta razoacuten que la Estrategia Regional de Desarrollo 2009-2019 establecioacute como imperativo disentildear y ejecutar una poliacutetica orientada a su fortalecimiento La implementacioacuten de esta poliacutetica se desarrolla con eacutenfasis en la investigacioacuten e innovacioacuten para hacer del sector silvoagropecuario y alimentario un sector maacutes competitivo y sustentable que potencie su rol de motor econoacutemico de la regioacuten con especial relevancia en los pequentildeos y medianos productores quienes seraacuten los principales beneficiarios de este instrumento
El presente documento es producto de un trabajo de investigacioacuten de caraacutecter exploratorio sobre el potencial de produccioacuten y utilizacioacuten de biogaacutes en explotaciones silvoagropecuarias de la Regioacuten de Los Riacuteos con eacutenfasis en la pequentildea y mediana agricultura Su finalidad fue reunir antecedentes que orienten la toma de decisiones puacuteblicas y privadas incluyendo informacioacuten teacutecnica y econoacutemica que deacute cuenta del potencial de implementacioacuten de proyectos de biogaacutes de origen agropecuario en la Regioacuten de los Riacuteos Para ello se trabajoacute tanto con informacioacuten secundaria (estudios manuales reportes tesis libros publicaciones cientiacuteficas etc) como con informacioacuten primaria proveniente de las experiencias de miembros del equipo de trabajo del estudio asiacute como de entrevistas a actores relevantes de los diversos rubros con potencial de produccioacuten de biogaacutes
El capiacutetulo dos de esta investigacioacuten hace referencia a los principios y conceptos baacutesicos de la produccioacuten de biogaacutes al anaacutelisis de las alternativas tecnoloacutegicas existentes para su produccioacuten asiacute como del estado actual del arte en la produccioacuten y el uso del biogaacutes tanto en el mundo como en el paiacutes y la regioacuten en particular
El capiacutetulo tres presenta una estimacioacuten de las distintas biomasas agropecuarias residuales disponibles en la regioacuten para la generacioacuten de biogaacutes incluyendo biomasas soacutelidas o liacutequidas provenientes de la produccioacuten pecuaria (lecheriacutea porcinos aves ferias ganaderas) asiacute como de la agroindustria (queso cerveza mataderos) Asimismo se calculan los potenciales teoacutericos de biogaacutes y su energiacutea caloacuterica a partir de las distintas biomasas disponibles Para ello se utilizan factores de conversioacuten especiacuteficos para cada biomasa y atendiendo a las caracteriacutesticas de las explotaciones locales
Finalmente se estima la generacioacuten de energiacutea teacutermica y eleacutectrica seguacuten corresponda a partir del biogaacutes potencial de las distintas biomasas disponibles Tambieacuten se incluye un anaacutelisis de autosuficiencia de biogaacutes para la cocina de una familia rural campesina promedio con algunos caacutelculos respecto a las implicancias en eficiencia energeacutetica y economiacutea
La presente publicacioacuten se realiza por encargo del Instituto de Desarrollo Agropecuario (INDAP) en el marco de la Poliacutetica Regional de Desarrollo Silvoagropecuario a traveacutes del Programa de Valorizacioacuten de Residuos de la Actividad Silvoagropecuaria con financiamiento del Gobierno Regional
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Se analiza en forma exploratoria
el potencial de produccioacuten y
utilizacioacuten de biogaacutes en explotaciones
silvoagropecuarias de la Regioacuten de Los
Riacuteos con eacutenfasis en la pequentildea y
mediana agricultura
El cuarto capiacutetulo aborda una evaluacioacuten econoacutemica de la implementacioacuten de Sistemas Prediales de Biodigestioacuten (SPB) lo que implica produccioacuten y uso de biogaacutes para pequentildeos y medianos productores agroalimentarios Se calculan beneficios costos econoacutemicos y sociales relativos a la implementacioacuten de un SPB mediante un estudio de flujos proyectados ingresos y costos de produccioacuten mantencioacuten y operacioacuten En el aacutembito de la evaluacioacuten mantencioacuten y operacioacuten ademaacutes de un anaacutelisis baacutesico del impacto y de las externalidades positivas que un proyecto de esta naturaleza conlleva
En el capiacutetulo final se analizan las normativas vigentes que regulan tanto los distintos proyectos de generacioacuten de biogaacutes como los procesos productivos asociados y sus eventuales impactos en el medioambiente
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Mario Aacutevila Grothusen
2 DESCRIPCIOacuteN Y ANAacuteLISIS DE ALTERNATIVAS TECNOLOacuteGICAS PARA LA PRODUCCIOacuteN DE BIOGAacuteS
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21 Aspectos metodoloacutegicos
En el presente capiacutetulo se revisoacute bibliografiacutea se incorporaron experiencias visitadas consultas a encargados de biodigestores y la experiencia del autor que cuenta con una decena de proyectos de Biogaacutes ejecutados y en funcionamiento De esta manera se procedioacute a realizar una siacutentesis del estado del arte del biogaacutes desde lo maacutes general hasta llegar a los casos particulares en la Regioacuten de Los Riacuteos haciendo hincapieacute en detalles teacutecnicos especiacuteficos de diferentes modelos de biodigestores y los diversos materiales que se usan en su construccioacuten
22 Digestioacuten anaeroacutebica historia y actualidadLas primeras menciones sobre biogaacutes se remontan al antildeo 1600 En el siglo XVI el cientiacutefico y naturalista Alessandro Volta realizo los primeros experimentos de combustioacuten de biogaacutes producido en pantanos En el antildeo 1890 se construye el primer biodigestor a escala aplicada en la India y en 1896 en Exeter Inglaterra las laacutemparas de alumbrado puacuteblico eran alimentadas por el gas recolectado de los digestores que fermentaban los lodos cloacales de la ciudad
Tras la primera guerra mundial comienzan a difundirse en Europa las llamadas faacutebricas productoras de biogaacutes cuyo producto se empleaba en tractores y automoacuteviles de la eacutepoca (figura 1) En todo el mundo se difunden los denominados tanques Imhoff para el tratamiento de aguas cloacales colectivas y el biogaacutes producido se utilizoacute para el funcionamiento de las propias plantas en vehiacuteculos municipales y en algunas ciudades se lo llegoacute a inyectar en la red de gas comunal
Durante los antildeos de la Segunda Guerra Mundial comienza la difusioacuten de los biodigestores a nivel rural tanto en Europa como en China e India que se transforman en liacutederes en la materia Esta difusioacuten se ve interrumpida por el faacutecil acceso a los combustibles foacutesiles de las deacutecadas posteriores Recieacuten en 1970 producto de una crisis energeacutetica se reinicia con gran iacutempetu la investigacioacuten y difusioacuten del biogaacutes en todo el mundo incluyendo la gran mayoriacutea de los paiacuteses latinoamericanos [1] [2] [3]
Figura 1 (A - B) Buses funcionando con biogaacutes durante la segunda guerra mundial y posterior a ellasup1
sup1 Fuente httpcommunitybysesigncouk
En 1896 en Exeter Inglaterra
las laacutemparas de alumbrado puacuteblico eran
alimentadas por el gas recolectado de los digestores que fermentaban los
lodos cloacales de la ciudad
A B
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Figura 2 Esquema de un biodigestor en base a purinesFuente Biotecsur
Las uacuteltimas dos deacutecadas han sido especialmente fructiacuteferas en cuanto a descubrimientos sobre el funcionamiento microbioloacutegico y bioquiacutemico del proceso de produccioacuten de biogaacutes gracias al nuevo material de laboratorio que permitioacute el estudio de los microorganismos que intervienen en eacuteste y que operan en condiciones anaeroacutebicas Estos progresos en la comprensioacuten del proceso han estado acompantildeados por importantes logros tecnoloacutegicos como la incorporacioacuten de sistemas de agitacioacuten control de temperatura y sistemas de premezcla entre otros
Seguacuten Preston [4] los paiacuteses generadores de tecnologiacutea maacutes importantes en la actualidad son China (maacutes de 5 millones de biodigestores) India Alemania (maacutes de 25000 biodigestores) Holanda Francia Gran Bretantildea Suiza Italia EEUU y Filipinas A lo largo de los antildeos la tecnologiacutea de la digestioacuten anaeroacutebica se ha ido especializando abarcando actualmente diferentes campos de aplicacioacuten con objetivos muy diversos Hoy en Chile existen plantas industriales de biodigestioacuten para tratar los desechos de la industria porcina lechera bovina tratamiento de aguas servidas y RILES de la industria laacutectea como se veraacute en el capiacutetulo 28
23 Descripcioacuten de un biodigestor Un biodigestor es un estanque o contenedor cerrado hermeacutetico e impermeable (tambieacuten llamado Reactor) dentro del cual se deposita el sustrato (material orgaacutenico a fermentar como excrementos de humanos y animales purines hojas pasto frutas y desechos vegetales) agregando agua a la mezcla Dentro del biodigestor se produce la descomposicioacuten anaeroacutebica de la cual se obtiene Biogaacutes y Biofertilizante Este sistema tambieacuten puede incluir una caacutemara o estanque de carga una caacutemara o sistema de decantacioacuten antes del reactor un dispositivo para captar y almacenar el biogaacutes sistemas de agitacioacuten y calefaccioacuten dentro del biodigestor y caacutemaras o estanques de acumulacioacuten post tratamiento a la salida del biodigestor En la fi gura 2 se muestra esquemaacuteticamente el ingreso de sustrato al biodigestor la salida de digestato y la salida de biogaacutes desde la parte superior del biodigestor (Gasoacutemetro) hacia un Grupo Electroacutegeno
Esquema funcional de un biodigestor
Purines Biodigestor Biofertilizante Generador de electricidad y calor
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Figura 4 (A - B) Caldera a biogaacutes y grupo electroacutegeno a biogaacutes
Fuente Biotecsur
24 Biogaacutes El biogaacutes es una mezcla de gases producto de la descomposicioacuten microbioloacutegica que se puede encontrar habitualmente en la superfi cie de pozos o lagunas con deposicioacuten de desechos orgaacutenicos (por ejemplo hojas de aacuterboles plantas o restos de origen animal) durante meses o antildeos Es por esto que se le conoce tambieacuten como el ldquogas de los pantanosrdquo El biogaacutes contiene mayormente metano lo que lo hace interesante como combustible (fi gura 3) la otra gran parte es dioacutexido de carbono que corresponde a un gas incoloro inodoro y no combustible
241 Composicioacuten del biogaacutes
La composicioacuten de biogaacutes depende del tipo de desecho utilizado y las condiciones en que se procesa Generalmente contiene metano CH4 en un rango de 50 a 70 y dioacutexido de carbono CO2 en un rango de 50 a 30 dependiendo especiacutefi camente de los contenidos de carbohidratos proteiacutenas y grasas que contenga el sustrato Ademaacutes el biogaacutes tambieacuten contiene algunas impurezas como aacutecido sulfhiacutedrico H2S agua y algunos compuestos volaacutetiles como hidrocarburos halogenados y siloxanos entre otros [5]
En cuanto a los gases considerados impuros es importante sentildealar al aacutecido sulfhiacutedrico H2S ya que es un compuesto corrosivo y se debe fi ltrar para evitar el deterioro de las caacutemaras de combustioacuten en los motores que se alimentan con biogaacutessup2 En cocinas o calderas se debe considerar salida de gases de combustioacuten a la atmosfera asegurando que no existan escapes que pudieran ser inhalados
242 Caracteriacutesticas y usos del biogaacutes
El biogaacutes por naturaleza es un combustible que en contacto con oxiacutegeno y con una fuente de calor genera fuego Contiene 5600 Kcalmsup3 a presioacuten atmosfeacuterica [6] De forma natural tiene similar olor al gas licuado lo que permite detectarlo al olfato Al ser quemado en una cocina no presenta mal olor Al tener maacutes del 50 de metano es posible utilizarlo de forma similar al gas natural para generar calor en cocinas y calderas o generar energiacutea eleacutectrica con grupos electroacutegenos adaptados para funcionar con biogaacutes (Figura 4)
Figura 3 Caldera a biogaacutesFuente Biotecsur
sup2 Ver NCh 382 antildeo 2004 H2S clasifi ca como Clase 8
A B
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Figura 5 Calefactor porcino a biogaacutes CET (Centro de Educacioacuten y Trabajo) TalcaFuente Biotecsur
25 Fases de la digestioacuten anaeroacutebica y produccioacuten de biogaacutes
En el proceso de biodigestioacuten anaeroacutebica se distinguen cuatro etapas oacute fases
Hidroacutelisis Acidogeacutenesis Acetogeacutenesis Metanogeacutenesis
En la primera fase llamada hidroacutelisis se descomponen las moleacuteculas maacutes complejas como proteiacutenas hidratos de carbono y liacutepidos que son hidrolizados por enzimas producidas por los microorganismos fermentadores De esta descomposicioacuten se producen compuestos solubles como aminoaacutecidos azuacutecares y aacutecidos grasos de cadena larga que pueden ser descompuestos por bacterias acidogeacutenicas Producto de la accioacuten de las bacterias acidogeacutenicas se generan aacutecidos grasos de cadena corta alcoholes hidroacutegeno y dioacutexido de carbono siendo los aacutecidos grasos de cadena corta transformados por los microorganismos acetogeacutenicos en aacutecido aceacutetico hidroacutegeno y dioacutexido de carbono En la uacuteltima etapa las bacterias metanogeacutenicas producen metano a partir del hidroacutegeno dioacutexido de carbono y aacutecido aceacutetico [5]
Es importante destacar que este proceso solo puede realizarse dentro de un rango de temperatura que va desde 1degC hasta los 60degC como maacuteximo y dentro de este rango de temperaturas existen tres rangos donde intervienen diferentes tipos de bacterias metanogeacutenicas con diferentes velocidades de produccioacuten de biogaacutes Estos rangos podemos clasifi carlos en [7]
1 Rango Psicrofiacutelico (desde 1degC hasta 25degC) con producciones lentas de biogaacutes2 Rango Mesofiacutelico (desde 32degC hasta 42degC) con producciones medias de biogaacutes3 Rango Termofiacutelico (desde 50degC hasta los 60degC) con producciones altas de biogaacutes
En la fi gura 6 se observa que a altas temperaturas hay mayor produccioacuten de biogaacutes y en menor tiempo que a bajas temperaturas Por otro lado a menores temperaturas se pueden lograr producciones similares de biogaacutes aumentando el tiempo de residencia o Tiempo de Retencioacuten Hidraacuteulica (TRH) el cual se defi ne como el valor en diacuteas del cuociente entre el volumen del digestor y el volumen de carga diaria
En teacuterminos generales la produccioacuten de biogaacutes a partir de una biomasa particular es proporcional a paraacutemetros tales como el contenido de materia orgaacutenica (medido como DBO5) soacutelidos volaacutetiles (materia combustible) y contenido energeacutetico Ello puesto que la produccioacuten de biogaacutes seraacute proporcional al contenido de carbono disponible
Figura 6 Graacutefi co temperatura versus produccioacuten de biogaacutes [5]
15000
10000
5000
0
Prod
ucci
oacuten d
e bi
ogaacutes
30ordmC
20ordmC
50ordmC
0 50 100 150
Tiempo de residencia
mll
Diacuteas
Cantidad de gasMetano
Existen ejemplos en Chile de diversas aplicaciones para el biogaacutes como refrigeradores y cocinas domiciliarias calderas industriales laacutemparas para calefaccioacuten en planteles porcinos (Figura 5) motores para generar movimiento mecaacutenico y bombas o alternadores para generar electricidad
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Figura 7 (A - B) Aplicacioacuten de biofertilizante Fuente Biotecsur
261 Ventajas del uso de biol (fase liacutequida)
Dentro de las ventajas del uso del biol podemos mencionar las siguientes
1 Al igual que otros fertilizantes orgaacutenicos permite un mejor intercambio catioacutenico (capacidad que tiene un suelo para retener y liberar iones positivos) en el suelo ampliando la disponibilidad de nutrientes Igualmente ayuda a mantener la humedad y mantiene un microclima adecuado para los organismos vegetales En el caso de purines la biodigestioacuten de estos aumentariacutea la disponibilidad de nitroacutegeno de la biomasa residual Al respecto en el anexo 71 se adjunta una tabla con los resultados de anaacutelisis comparativo entre purines y biol de la zona de Purranque ademaacutes de resultados de otro ensayo
sup3 Sistema de biodigestioacuten a base de tres o maacutes estanques preparados para digerir desechos orgaacutenicos secos o de fase soacutelida
Al respecto los compuestos ricos en lignina tales como madera (y sus derivados) o paja presentan una baja digestibilidad y por ende menor produccioacuten de biogaacutes asiacute como sustratos con sustancias inhibidoras Por otra parte una relacioacuten equilibrada de nutrientes en el sustrato evita una utilizacioacuten incompleta de sustratos Una relacioacuten oacuteptima carbononitroacutegenofoacutesforo (CNP) es alrededor de 12551
26 Biofertilizante
Se le llama Biofertilizante a la materia orgaacutenica (digestato) proveniente del proceso de biodigestioacuten el cual debe pasar dentro del biodigestor entre 30 y 100 diacuteas de TRH dependiendo del tipo de biodigestor y temperatura de trabajo En este proceso parte de la materia orgaacutenica se mineraliza quedando los nutrientes disponibles para las plantas por lo que es un fertilizante natural de buena calidad que se aplica a praderas y cultivos Este producto se compone de una fase soacutelida llamada ldquobiosolrdquo y una fase liacutequida llamada ldquobiolrdquo aunque comuacutenmente se le llama Biofertilizante a ambas fases
Existen biodigestores que utilizan solo la fase liacutequida (con separacioacuten de soacutelidos antes del biodigestor) por tanto el digestato seraacute liacutequido y es aplicable directamente con sistemas de riego por aspersioacuten o carro purinero Otros biodigestores disentildeados para alimentarse con ambas fases (mezcla de soacutelidos y liacutequidos) producen digestato con una mezcla de biol y biosol Para regar esta mezcla se debe utilizar un carro purinero o separar las fases para poder usar el biol en un sistema de riego por aspersioacuten (para evitar que se tapen las boquillas de los equipos de riego) En los biodigestores analizados en este estudio denominados Sistemas Prediales de Biodigestioacuten (SPB) no se contempla el uso exclusivo de residuos soacutelidos sin dilucioacuten como sustrato ya que esto requiere un sistema de biodigestioacuten tipo Batchsup3
En la figura 7 se aprecian aplicaciones de digestato de purines de vacunos tratados en un biodigestor domiciliario y tambieacuten se aprecia un sistema de riego con un carro adaptado para aplicar biol en praderas
A
B
21
2 Se puede aplicar junto con agua en sistemas de irrigacioacuten
3 En pequentildeas cantidades cuando presenta compuestos orgaacutenicos bioestimuladores del crecimiento es capaz de promover actividades fisioloacutegicas y estimular el desarrollo de las plantas sirviendo para el enraizamiento (aumenta y fortalece la base radicular o las raiacuteces de la planta) mejora el follaje mejora la floracioacuten y activa el vigor y poder germinativo de las semillas traducieacutendose todo esto en un potencial aumento significativo de las cosechas
4 Ensayos realizados con diferentes cultivos en diversas partes del mundo muestran que utilizar solo biol seriacutea suficiente para lograr la misma o mayor productividad que usando fertilizantes quiacutemicos [8] [9] [10] [11] [12]
5 Cabe destacar que los desechos orgaacutenicos sometidos al proceso de biodigestioacuten
eliminan la mayoriacutea de patoacutegenos reduciendo draacutesticamente el riesgo de transmitir enfermedades y dispersar semillas de malezas En un anaacutelisis solicitado por la empresa Biotecsur el antildeo 2012 se sometioacute una muestra de RILES de fosas seacutepticas a biodigestioacuten durante 50 diacuteas y se analizaron las muestras digeridas El resultado demostroacute que se elimina la presencia de coliformes y Salmonella principalmente Detalles del anaacutelisis en el anexo 72
262 Ventajas del uso de biosol (fase soacutelida)
A diferencia del biol el biosol contiene la fraccioacuten soacutelida en donde se encuentra la mayor parte del carbono Dentro de las ventajas del uso del biosol al igual que otros fertilizantes orgaacutenicos que contienen carbono podemos mencionar las siguientes
1 Regula la nutricioacuten de las plantas Los cultivos pueden ser fortalecidos y ocurrir una mejora del rendimiento o en la calidad del suelo
2 Confiere a los suelos arenosos una mayor cohesioacuten mejorando con ello la retencioacuten de los nutrientes en el suelo
3 Mejora la estructura y la capacidad de retencioacuten de la humedad favoreciendo la actividad bioloacutegica del suelo y la porosidad del mismo
4 Al combinarlo con materia orgaacutenica acelera el proceso de compostaje
5 Reduce la aplicacioacuten de abono al haberse digerido buena parte de la materia orgaacutenica durante el proceso de biodigestioacuten Esto es e specialmente relevante en relacioacuten al puriacuten fresco
6 Inhibe el crecimiento de hongos y bacterias que afectan a los organismos vegetales
7 Al fortalecer la biologiacutea y fertilidad del suelo reduce los factores de erosioacuten
8 Mejora la disponibilidad de algunos nutrientes en comparacioacuten con el puriacuten tal como se mencionoacute para el biol
22
Material Aplicacioacuten Ventaja DesventajaDomo de Acero Para desechos Presioacuten constante de Mayor difi cultado Fibra de vidrio animales salida del biogaacutes y costos de instalacioacutenestructura de ladrillo aguas negras acepta alimentacioacuten y mano de obra engreda semiconstante relacioacuten a un sistema de estructura fl exible
Figura 8 Biodigestor de domo fl otante tipo Hinduacute [13]
Tabla 1 Biodigestor de Domo Flotante tipo Hinduacute
1 Caacutemara de llenado2 Tubo de entrada sustrato3 Caacutemara de biodigestioacuten4 Domo o cupula gasoacutemetro5 Salida de biogaacutes6 Tuberiacutea de salida digestado
27 Materiales tipos y aplicaciones de biodigestoresEn Latinoameacuterica se han desarrollado biodigestores del tipo estructura fl exible buscando bajar los costos mantener la efi ciencia y aumentar la rapidez en su instalacioacuten con la construccioacuten de biodigestores enterrados (tipo laguna) usando la tierra como estructura soportante Esta alternativa combinada con materiales de alta resistencia como geomembranas elaacutesticas y materiales resistentes al biogaacutes permiten una larga vida uacutetil incluso con exposicioacuten solar En las siguientes tablas y fi guras se describen las distintas tecnologiacuteas y materiales para biodigestores maacutes conocidos
Figura 9 Biodigestor de domo fi jo (tipo chino) Sector ColtaucoFuente Biotecsur
Figura 10 Biodigestor de domo fl otante tipo HinduacuteFuente Biotecsur
Figura 11 Biodigestor de estructura fl exible Fuente Biotecsur
23
Tabla 2 Biodigestor de Domo Fijo tipo Chino
Material Aplicacioacuten Ventaja DesventajaLadrillo mortero Desechos de animales Larga vida uacutetil (20 antildeos Altos costos de instalacioacutencemento greda aguas negras aproximadamente) alta en relacioacuten a sistema deFibra de Vidrio Metal desechos vegetales presioacuten del biogaacutes 1 a 15m estructura flexible columna de agua se requiere estructura Acepta alimentacioacuten resistente para altas semiconstante presiones del biogaacutes
Figura 12 Biodigestor de domo fijo tipo Chino [13]
1 Caacutemara de llenado2 Tubo de entrada sustrato3 Caacutemara de biodigestioacuten4 Domo fijo gasoacutemetro5 Salida de biogaacutes6 Tuberiacutea de salida digestado7 Caacutemara de acopio digestado
Tabla 3 Biodigestor de Estructura Flexible
Material Aplicacioacuten Ventaja DesventajaPVC Polietileno Todo tipo de desechos Seguacuten material mediana y Requiere mayor proteccioacuten (mangas de 01mm) orgaacutenicos larga vida uacutetil Bajos costos para evitar roturasHDPE EPDM de instalacioacuten en relacioacuten a(geomembranas) sistemas de estructura riacutegida 100 hermeacutetico Acepta alimentacioacuten semiconstante
Figura 13 Biodigestor de Estructura Flexible
1 Caacutemara de llenado2 Tubo de entrada sustrato3 Caacutemara de biodigestioacuten4 Domo o gasoacutemetro flexible5 Salida de biogaacutes6 Tuberiacutea de salida digestado7 Caacutemara de acopio digestado
24
Tabla 4 Biodigestor de Estructura Riacutegida y Gasoacutemetro Externo
Material Aplicacioacuten Ventaja DesventajaEstructura de Fibra de Desechos orgaacutenicos Rapidez en la instalacioacuten cuando Difi cultad para realizarvidrio Metal Hormigoacuten liacutequidos y soacutelidos aguas son estanques prefabricados limpieza por las puertas negras (WC) bajos costos de instalacioacuten o tapas de entrada con materiales plaacutesticos Tamantildeos limitados Acepta alimentacioacuten semiconstante
Figura 14 Biodigestor de estructura riacutegida y gasoacutemetro externo
Figura 15 (A-B) Biodigestor de estructura riacutegida y gasoacutemetro externo Fuente Valentina Torres
1 Caacutemara de llenado2 Tubo de entrada sustrato3 Estanque de biodigestioacuten4 Gasoacutemetro externo5 Salida de biogaacutes6 Tuberiacutea de salida digestado7 Caacutemara de acopio digestado8 Estanque con agua
A B
25
Material Aplicacioacuten Ventaja Desventaja
Tabla 5 Biodigestor de Flujo Inducido Estructura Riacutegida y Gasoacutemetro Flexible
Figura 16 Biodigestor de Flujo Inducido Estructura Riacutegida y Gasoacutemetro Flexible
Figura 16 (A - B) Biodigestor sistema estructura hormigoacuten domo fl exible agitacioacuten constante y calefaccioacuten Fuente Biotecsur
1 Estanque de recepcioacuten2 Tubo de entrada sustrato3 Estanque de biodigestioacuten4 Gasoacutemetro fl exible5 Salida de biogaacutes6 Tuberiacutea de salida de digestado7 Estanque de acopio digestado8 Agitador9 Calefaccioacuten
Estructura de Hormigoacuten o Acero impermeabilizado Cubierta fl exible de Geomembranas EPDM PVC HDPE
Alta efi ciencia en relacioacuten a sistemas sin calefaccioacuten y sin agitacioacuten como los anteriores citados Vida uacutetil 20 antildeos (aproximadamente) Recomendado para procesos industriales
Altos costos de inversioacuten en relacioacuten a los sistemas anteriormente citados alta tecnologiacutea instalada (agitacioacuten calefaccioacuten)
Todo tipo de desechos orgaacutenicos
A B
26
28 Experiencias de biodigestioacuten en el paiacutesEn Chile existen actualmente 74 biodigestores instalados de los cuales 18 unidades han sido instaladas para el sector lechero el resto para el tratamiento de aguas servidas y RILES industriales⁴ Ademaacutes en distintas partes del paiacutes se encuentran experiencias de biodigestores aplicados al sector domiciliario para tratar los desechos orgaacutenicos de animales domeacutesticos (cerdos perros aves de corral y ganado)
El tratamiento con biodigestores es una alternativa efi ciente para bajar la Demanda Bioloacutegica de Oxigeno (DBO5) de los residuos orgaacutenicos en otras palabras para reducir su contenido de materia orgaacutenica Es por esta razoacuten que se han instalado biodigestores en grandes plantas de tratamiento como La Farfana en Santiago y Essal Osorno En la planta depuradora La Farfana las empresas Metrogas y Aguas Andina en Santiago producen biogaacutes gracias al proceso de tratamiento de las aguas En esta planta se producen cerca de 24 millones de msup3 anuales de biogaacutes que permite sustituir al gas natural como materia prima en la produccioacuten de gas de ciudad benefi ciando a 100000 usuarios este combustible en la Regioacuten Metropolitana [14] Otras plantas importantes han sido instaladas en planteles de produccioacuten animal en confi namiento (cerdos o aves) de empresas como Agrosuper para el tratamiento de los purines de sus planteles
Los biodigestores de mayor tamantildeo instalados en Chile son de estructura riacutegida y cuacutepula fl exible o con gasoacutemetro externo integran agitacioacuten y calefaccioacuten permanente los cuales se instalan para brindar energiacutea eleacutectrica y solucionar graves problemas de contaminacioacuten Este tipo de biodigestores tienen un mayor costo inicial y poseen sistemas que hacen maacutes complejo y costoso su operacioacuten y mantenimiento Por lo cual solo se han instalado principalmente en grandes lecheriacuteas sobre 1000 vacas estabuladas en criaderos de maacutes de 20000 cerdos y plantas de tratamiento de aguas servidas de gran tamantildeo En la zona central la empresa Genera Austral ha instalado ya dos plantas para tratar los desechos de la produccioacuten porcina a gran escala ldquoSanta Irenerdquo y ldquoLas Pampasrdquo estas plantas se instalaron en la Empresa Max Agro ubicadas en las comunas de Las Palmas y Pichidegua Las plantas tienen una potencia instalada de 800 KW y generan energiacutea eleacutectrica para aproximadamente 2500 familias de la zona circundante [15]
Figura 17 Planta biogaacutes en la Regioacuten de OacuteHiggins para purines de cerdosFuente Genera Austral
⁴ Schwager Energy 2016
27
Estos reactores anaeroacutebicos trabajan a temperaturas de 32 a 42 degC (mesoacutefila) o 52 a 60degC (termoacutefilas) poseen sofisticados sistemas de control y estaacuten generalmente conectados a equipos de co-generacioacuten (electricidad y calor figura 18)
En teacuterminos generales la mayor parte de esta tecnologiacutea se ha incorporado de las experiencias extranjeras pero tambieacuten se estaacute desarrollando y aplicando tecnologiacutea propia para el tratamiento de purines en lecheriacuteas y suero en queseras Este es el caso de dos sistemas instalados por la empresa Schwager Energy (proyecto LampE Laacutecteos y Energiacutea) en la Regioacuten de los Lagos funcionando para digerir desechos de la produccioacuten quesera tales como suero lactosa y aguas de lavado La primera planta instalada en la ciudad de Purranque produce energiacutea eleacutectrica con una potencia instalada de 400 KW para venta al SIC (Sistema Interconectado Central) La segunda planta de este tipo en funcionamiento se encuentra en la ciudad de Osorno (Figura 19) y produce biogaacutes para reemplazo de gas licuado (GLP) en los procesos de produccioacuten de queso [16]
En el sector lechero se han implementado maacutes de una decena de biodigestores desde 20 a 300 vacas en ordentildea durante la uacuteltima deacutecada desarrollaacutendose en la Regioacuten de los Lagos modelos especiacuteficos de biodigestores para el tratamiento de desechos orgaacutenicos en lecheriacuteas En su mayoriacutea corresponden a sistemas de laguna con estructuras superiores flexibles de geomembrana (Figura 20) o reactores de hormigoacuten con gasoacutemetro flexible Estos sistemas producen biogaacutes para generar electricidad y energiacutea teacutermica El biol obtenido se aplica en las praderas como fertilizante natural
Uno de estos ejemplos es la planta de biogaacutes instalada en el Fundo ldquoEl Animardquo sector Purranque Regioacuten de los Lagos (Figura 21) este sistema aprovecha los purines generados en los patios de espera de la sala de ordentildea por una masa de 200 vacas promedio produciendo biogaacutes para calentar el agua requerida en los procesos de limpieza de equipos mejorando el proceso de canalizacioacuten de los purines y obteniendo digestato (residuo estabilizado de la biodigestion) cuya fase liacutequida (biol) se aplica en praderas mediante un sistema de riego Cabe destacar que en este proyecto las aguas servidas del bantildeo de los operarios son ingresadas a los biodigestores En el anexo 71 se presenta el resultado de un anaacutelisis de nutrientes de puriacuten crudo versus digestado para efectos comparativos
A escala domiciliaria se han instalado biodigestores de estructura riacutegida con buenos resultados donde se han hecho funcionar refrigeradores con biogaacutes Una de estas experiencias se realizoacute el antildeo 2008 en la comuna de Empedrado Regioacuten del Maule y otra el antildeo 2010 en Coltauco (Figura 10) En este tipo de biodigestor se incorporan excretas de gallinas cerdos y caballos Asiacute mismo en la Regioacuten de Los Riacuteos se han desarrollado iniciativas descritas en el punto 29
Finalmente si bien los rellenos sanitarios no son biodigestores propiamente tales una importante produccioacuten de biogaacutes en Chile se obtiene de la captacioacuten de eacuteste desde rellenos sanitarios como el caso del relleno Lomas Los Colorados de la empresa KDM en la Regioacuten Metropolitana (Figura 22)
En el Km 35 al sur de Puerto Montt la empresa REXIN utiliza el biogaacutes de su relleno sanitario para calentar los liacutequidos percolados y evaporarlos en una torre eliminando
Figura 18 Co-generacioacuten con grupo electroacutegeno de 200 KW a biogaacutes en planta de Genera Austral Fuente Biotecsur
Figura 19 (A - B) Planta de biogaacutes para residuos laacutecteos de Schwager Energy en Osorno 2016Fuente Biotecsur
Figura 20 Biodigestores de material flexible tipo laguna en la Regioacuten de los Lagos 2010Fuente Biotecsur
A
B
28
Figura 21 Biodigestores en fundo ldquoEl Animardquo sector Purranque 2014Fuente Biotecsur
Figura 22 Esquema de sistema de captacioacuten y transformacioacuten del biogaacutes en energiacutea eleacutectrica en el relleno sanitario Loma Los Colorados [17]Fuente elaboracioacuten propia
Figura 23 Sistema de Biodigestioacuten Predial para 40 vacas Chiscaihue 2015Fuente Biotecsur
Figura 24 Biodigestor estructura flexible tipo laguna Reumen 2015Fuente Biotecsur
asiacute riesgos de contaminacioacuten⁵ Es importante mencionar que los rellenos sanitarios no pueden considerarse tecnologiacuteas alternativas a los biodigestores puesto que la eficiencia de captacioacuten del biogaacutes generado en eacutestos dado que se trata de contenedores abiertos a la recepcioacuten de basura (no hermeacuteticos) fluctuacutea entre un 25 y 75 [18] Ello implica un desaprovechamiento de energiacutea e importantes emisiones de metano (un potente gas con efecto invernadero) a la atmoacutesfera Asimismo por el hecho que los nutrientes se mezclan con diversas sustancias toacutexicas del resto de basura en el caso de rellenos sanitarios no se produce biofertilizante aprovechable
29 Estado actual produccioacuten y uso de biogaacutes en la Regioacuten de Los Riacuteos
En la actualidad en la regioacuten se puede dar cuenta de tres experiencias piloto de produccioacuten de biogaacutes que permitiraacute generar energiacutea teacutermica para calentar agua y utilizarla en los diferentes procesos de produccioacuten o su uso en el hogar El primer piloto es un biodigestor para una lecheriacutea 40 vacas el segundo para una lecheriacutea de 70 vacas y tres pilotos domiciliarios
Caso 1En la localidad de Chiscaihue comuna de Riacuteo Bueno en noviembre de 2015 se instaloacute un SPB para 40 vacas utilizando un pozo como estructura soportante para el biodigestor y una cuacutepula flexible con geomembrana desmontable (Figura 23) El sistema cumple con tratar los purines de forma segura y limpia y generaraacute biogaacutes para calentar 80 litros de agua a 80degC y realizar el lavado de los equipos de la sala de ordentildea
Caso 2En la comuna de Paillaco sector Reumen en noviembre de 2015 se instaloacute un SPB para 70 vacas tambieacuten con sistema de cuacutepula flexible e impermeabilizacioacuten con geomembrana inferior lo que permite trabajar grandes voluacutemenes utilizando un pozo como estructura soportante del volumen interior (Figura 24) El sistema cumple con las normativas vigentes (DS 40 y DS 90) para el tratamiento de los purines de forma segura y limpia generando biogaacutes para calentar 150 litros de agua a 80degC y realizar el lavado de los equipos de la sala de ordentildea
⁵ Fuente wwwrexincl
Relleno sanitarioCampo de pozos
Estacioacuten de succioacuten y quema
Moacutedulos generadores
Transmisioacuten
Transformadores
29
Caso 3El antildeo 2015 la Gobernacioacuten Provincial de Valdivia desarrolloacute un estudio en el marco del proceso de modernizacioacuten y mitigacioacuten de riesgos del Ministerio del Interior sobre el autoabastecimiento hiacutedrico y energeacutetico a partir de la cosecha de aguas lluvias y la produccioacuten de biogaacutes a traveacutes del tratamiento de residuos orgaacutenicos que se llevoacute a cabo en zonas rurales de las comunas de Mariquina (sector costero) Maacutefil y Los Lagos (sector cordillerano) de la provincia de Valdivia proyecto en el cual se habilitaron tres pilotos con biodigestores de proceso continuo para uso domiciliario en la Provincia de Valdivia Los biodigestores operan con estieacutercol de bovino u ovino seguacuten sea la disponibilidad de recursos en cada sector Estos pilotos pretenden estimar la viabilidad del uso de energiacuteas proveniente de la generacioacuten de biogaacutes en sectores apartados de la provincia de Valdivia revalorizando los desechos animales disponibles disminuyendo la emisioacuten de metano y contribuyendo a suplir parte de la demanda energeacutetica necesaria en los hogares de familias rurales que trabajan economiacuteas de subsistencia o con micro emprendimientos cuyos procesos necesiten de energiacutea (ejemplo Artesaniacutea en lana especiacuteficamente el tentildeido de la misma) Estos pilotos estaacuten operando desde agosto de 2015 (figura 25)
210 Experiencias tecnoloacutegicas pertinentes a produccioacuten laacutectea ganadera
En la Regioacuten de Los Lagos existe la mayor cantidad de biodigestores del paiacutes relacionados con produccioacuten laacutectea ganadera existindo 3 tipos de instalaciones
Biodigestores de estructura riacutegida con gasoacutemetro externo de capacidad industrial Este tipo de plantas estaacuten instaladas en Purranque Osorno y Puerto Octay para tratar suero de leche en la produccioacuten quesera
Biodigestores de tipo laguna con estructura superior flexible (gasoacutemetro integrado) para lecheriacuteas principalmente para lecheriacuteas pequentildeas a medianas Este tipo de biodigestores estaacuten instalados en predios lecheros para tratar los purines generados en los patios de espera utilizando el biogaacutes para generar electricidad y calor
Biodigestores de tipo estructura riacutegida y gasoacutemetro flotante principalmente para instalaciones domiciliarias y sistemas de produccioacuten a pequentildea escala Como se mencionoacute anteriormente estos modelos de biodigestores se han instalado tambieacuten en la Regioacuten de los Riacuteos para tratar los desechos de los bantildeos y excrementos de animales
En los biodigestores domiciliarios las bostas recogidas se licuan con agua para ingresarlas al biodigestor (Figura 26) Junto con el puriacuten de animales se puede ingresar las aguas negras y agregar otros desechos orgaacutenicos disponibles como ldquobagazordquo de la produccioacuten de chicha excremento de perros excremento de aves gallinas etc
Figura 25 (A - B - C) Biodigestores de estructura rigida y domo flotante en la Regioacuten de Los Riacuteos 2015Fuente Valentina Torres (A) Patricio Castro (B y C)
A
B
C
30
Figura 26 (A-B) Recoleccioacuten mezcla y llenado biodigestor domiciliario 2008Fuente Biotecsur
Figura 28 Biodigestor estructura flexible para 80 vacas Puyehue 2013Fuente Biotecsur
Es importante destacar que los biodigestores de geomembrana flexible en su mayoriacutea son bolsas con una entrada y una salida por lo que no permiten una limpieza adecuada Esto provoca que se colmate o se sature de solidos (fibra) despueacutes de 2 a 3 antildeos aproximadamente en los casos en que el sustrato que ingresa contiene mucha fibra y poca agua obligando a reemplazar la bolsa completa Es por esta razoacuten que se recomienda instalar biodigestores con cuacutepula desmontable ya sea flexible o riacutegida con gasoacutemetro (Figura 27) que permita realizar limpieza y ademaacutes instalar un buen sistema de rejilla o separacioacuten de soacutelidos antes de ingresar al biodigestor
Ambas tecnologiacuteas Estructura Riacutegida (fibra de vidrio plaacutestico) y Estructura Flexible (figura 28) estaacuten disponibles en el sur de Chile Para predios con maacutes de 11 vacas y que producen en promedio maacutes de 100 litros de purines por diacutea es conveniente considerar biodigestores de estructura flexible ya que los voluacutemenes son maacutes grandes lo que dificulta trabajar con estructuras riacutegidas por los costos de transporte y montaje
Figura 27 Biodigestor domiciliario de estructura riacutegida y cuacutepula flexible para 20 cerdos biogaacutes para cocinar 2008Fuente Biotecsur
A B
31
32
33
Alfredo Erlwein y Eliana Sotomayor
3 ESTIMACIOacuteN DE LA PRODUCCIOacuteN DE BIOMASA GENERACIOacuteN DE BIOGAacuteS Y SU POTENCIAL ENERGEacuteTICO
34
31 Estimacioacuten de las distintas biomasas residuales agropecuarias disponibles para la generacioacuten de biogaacutes en la Regioacuten de Los Riacuteos
La biomasa es toda materia orgaacutenica⁶ en su estado inicial o aquella procedente de la transformacioacuten natural o artificial de la misma La bioenergiacutea o energiacutea de la biomasa corresponde a toda la energiacutea proveniente de la quema directa de materia orgaacutenica o a traveacutes de los combustible derivados de eacutesta (ya sea en estado gaseoso como el biogaacutes o en forma liacutequida como los biodiesel) [19] El hecho de que se trate de una transformacioacuten reciente excluye de este grupo a los combustibles foacutesiles como el carboacuten el petroacuteleo o el gas natural [19] [20] Seguacuten su origen la biomasa puede clasificarse en
Natural Corresponde a toda la materia orgaacutenica que se encuentra en la naturaleza sin ninguacuten tipo de intervencioacuten humana como por ejemplo el material orgaacutenico muerto en un bosque
Residual Proveniente de procesos orgaacutenicos (como los agropecuarios) o artificializados (como los agroindustriales) Algunas veces esta biomasa puede tener alguacuten valor y es posible su recoleccioacuten pasando de ser un residuo a un insumo productivo
Agriacutecola Corresponde a la biomasa de cultivos agriacutecolas
Es importante destacar que si bien la bioenergiacutea proveniente de biomasa agriacutecola (cultivos) es teacutecnicamente posible ha sido realizada en diversos paiacuteses y presenta un dilema eacutetico en relacioacuten a la seguridad alimentaria cuando superficies de aptitud agriacutecola son utilizadas para la generacioacuten de energiacutea y no para el suministro de alimentos Adicionalmente teniendo en cuenta las proyecciones mundiales del crecimiento demograacutefico y el aumento de la degradacioacuten de tierras producto del manejo inadecuado la erosioacuten el cambio climaacutetico y la viabilidad de la bioenergiacutea a traveacutes de cultivos agriacutecolas no resulta una alternativa sostenible y justa a los combustibles foacutesiles En contraposicioacuten la bioenergiacutea y en particular el biogaacutes proveniente de residuos agriacutecolas se visualiza como una tecnologiacutea clave en la transicioacuten hacia una era de energiacuteas renovables pues no solo utiliza como insumo desechos de un proceso anterior sino que permite generar energiacutea con bajo impacto ambiental y social En consideracioacuten con lo anterior el potencial de biogaacutes soacutelo se calculoacute en base a la existencia de residuos dejaacutendose fuera los cultivos agriacutecolas en este estudio
No obstante es relevante notar que en determinadas situaciones el uso de cantidades limitadas de cultivos agriacutecolas para la produccioacuten de biogaacutes podriacutea generar beneficios y externalidades positivas en la disminucioacuten de la presioacuten sobre el bosque en el caso de comunidades rurales que dependen de lentildea para la generacioacuten de calor y cocina (ver ejemplo en capiacutetulo 334)
⁶ Compuesto proveniente de restos de organismos vivos o muertos La parte viva son las raiacuteces de las plantas bacterias lombriacuteces algas hongos etc La parte muerta son los restos muertos o en descomposicioacuten hojarascas madera y estieacutercol wwwfaoorgdocrep009ah645sAH645S05htm
La bioenergiacutea y en particular el
biogaacutes provenientes de
residuos agriacutecolas se visualizan como
una tecnologiacutea clave
en la transicioacuten hacia una era de energiacuteas renovables
35
311 Aspectos metodoloacutegicos
Para efectos de caacutelculo se consideraron diversas fuentes bibliograacuteficas disponibles en algunos casos el estudio se enfocoacute en anaacutelisis de casos detallaacutendose todos estos a lo largo del capiacutetulo Asimismo una importante base metodoloacutegica la constituyen tesis de pre y postgrado especiacuteficas en relacioacuten a estimacioacuten de potenciales de biogaacutes en la Regioacuten de Los Riacuteos [19] [20] [21] dirigidas por el primer autor de este capiacutetulo en donde se plantean estructuras y meacutetodos de investigacioacuten al tiempo que se generan bases de datos e informacioacuten relacionada Toda esta informacioacuten es actualizada en el presente estudio y ampliada a otros recursos no estudiados previamente Soacutelo se incluyeron recursos del sector agropecuario no consideraacutendose otras materias primas con potencial de produccioacuten de biogaacutes tales como los lodos de plantas de tratamiento de aguas o de salmonicultura Tampoco fueron considerados los cultivos agriacutecolas para bioenergiacutea puesto que tal como se analiza en el texto eacutestos son cuestionados ambiental y eacuteticamente a excepcioacuten de casos justificados de pequentildea escala
Dentro de los supuestos asumidos en este capiacutetulo se encuentran
Lecheriacuteas
Energiacutea biogaacutes=6 Kwhmsup3 (se asume 60 de metano) Dilucioacuten de purines constante y equivalente a 50 Periacuteodo produccioacuten lechevaca= 6 mesesantildeo⁷ Condiciones y superficie de corralanimal constante⁸ Produccioacuten de fecasanimal constante 10 del peso vivo⁹ Diferencia de pesoanimal seguacuten segmento productivo
Ferias Ganaderas
Funcionamiento 52 semanas antildeo 1 diacutea semana Permanencia de animales 15 diacuteas semana Rendimiento de estieacutercol liacutequido 40 msup3 de biogaacutes estieacutercol liacutequido
Productores de cerdos
Recoleccioacuten de estieacutercol 40 de estimacioacuten en base a diversas situaciones animales en pastoreo pastoreo con encierro nocturno y estabulacioacuten permanente
Rendimiento de estieacutercol liacutequido 60 msup3 estieacutercol liacutequido
Aves
70 msup3 biogaacutes msup3 estieacutercol
⁷ Se asume que en la AFC y pequentildea agricultura los partos y produccioacuten lechera se concentran en el periacuteodo primaveral tendiendo a la estacionalidad maacutes que al funcionamiento continuo Asimismo se asume que en este segmento productivo los periacuteodos de lactancia son menores que en los planteles altamente tecnificados o de gran escala
⁸ La cantidad de purines de un plantel estaacute determinada por la capacidad de recoleccioacuten de estieacutercol (principalmente en los patios de espera) y el grado de dilucioacuten (determinado fuertemente por la separacioacuten de aguas lluvias a traveacutes de techumbre y canaletas) La extensioacuten de los patios y techumbres variacutea sustantivamente entre planteles variabilidad que se obviacutea para efectos de caacutelculo
⁹ Como se aprecia posteriormente se establecen pesos por animal diferentes para cada tamantildeo de plantel bajo la premisa que planteles maacutes grandes y tecnificados presentaraacuten animales maacutes grandes (vacas de alta produccioacuten) que planteles menores
36
Cerveceriacuteas
El porcentaje de metano de este tipo de biogaacutes es de 70 (alto) entonces la cogeneracioacuten tiene mayor eficiencia que generacioacuten de purines en AFC logrando 3Kwh teacutermico y 25Kwh eleacutectricomsup3 de biogaacutes
En este estudio se analizoacute la biomasa residual agroalimentaria disponible en la Regioacuten de Los Riacuteos con potencial para generacioacuten de biogaacutes clasificaacutendola como biomasa residual huacutemeda y biomasa residual soacutelida (Figura 29)
Figura 29 Clasificacioacuten de biomasas agropecuarias residuales analizadas en este estudio (adaptado de CNE-GTZ [22])
BIOMASA
Biomasa soacutelida
Biomasa liacutequida
Estieacutercol aviacutecola
Industria cervecera
Estieacutercol vacuno
Estieacutercol porcino
Ferias ganaderas
Industria quesera
Residuos de matadero
Dado que las diferentes biomasas variacutean en formato (liacutequido o soacutelido) el contenido de humedad y potencial de generacioacuten de biogaacutes no son presentadas comparativamente en este capiacutetulo sino en el proacuteximo en teacuterminos de produccioacuten de biogaacutes potencial
312 Biomasa residual liacutequida
Se considera biomasa residual liacutequida a aquellos residuos que contienen menos del 10 de materia seca Entre ellos es posible destacar a los residuos provenientes del tratamiento de aguas residuales domiciliarias la agroindustria y los procesos agropecuarios (purines de porcino y vacuno) [20]
3121 Puriacuten de vacuno de lecheriacutea
El puriacuten de vacuno corresponde a la mezcla producida por las excretas y orina de las vacas el agua utilizada para el lavado de las instalaciones del plantel y las aguas lluvias captadas en los corrales de espera En el caso de las lecheriacuteas de la zona sur de Chile debido a la caracteriacutestica climaacutetica de alta pluviosidad las aguas lluvia y las aguas de lavado (de equipos e infraestructura) representan casi la mitad de los purines generados en las lecheriacuteas [20]
37
En la regiones de Los Riacuteos y Los Lagos una vaca en ordentildea produce en promedio 105 litros puriacutendiacuteasup1ordm En general la generacioacuten de purines estaacute determinada por el manejo a nivel predial el sistema de produccioacuten ya sea estabulado (con recoleccioacuten de excretas) o en base a pastoreo (excretas en potrero no son utilizables) [21] y las dimensiones del patios de espera que determinan en gran medida la cantidad del agua lluvia colectada En la Regioacuten de Los Riacuteos los animales estabulados no alcanzan el 5 por lo cual la gran mayoriacutea del estieacutercol generado de caracteriacutesticas soacutelidas no es recolectado quedando como abono en los potreros pastoreados [22]
De acuerdo a la literatura y entrevistas realizadas a productores de la regioacuten de Los Riacuteos se determinoacute que un animal produce en excretas el equivalente al 10 de su peso vivo al diacutea y la dilucioacuten de las excretas es de aproximadamente un 50 [20] lo que resulta en una produccioacuten de puriacuten equivalente al 20 del peso vivo por vaca al diacutea Es importante considerar que lo anterior estima solo el periodo colectable el que corresponde entre a 3 a 4 horas diarias por 6 meses al antildeo por vaca en el caso de las explotaciones pequentildeas y medianas
Conjuntamente se determinoacute el peso promedio de la vaca en ordentildea de acuerdo a la clasificacioacuten de estratos seguacuten tamantildeo predial Los estratos se determinaron de acuerdo a la tenencia de vacas promedio en ordentildea por productor siendo mayor el peso en los planteles de mayor tamantildeo Esta segmentacioacuten se realizoacute en base a la clasificacioacuten realizada por el Instituto Nacional de Estadiacutesticas (INE) [23] el cual define como pequentildeos productores lecheros a aquellos que poseen un rebantildeo ganado de entre 10 a 49 cabezas De la misma manera el Instituto de Desarrollo Agropecuario (INDAP) se refiere a este segmento como Agricultura Familiar Campesina (AFC)rdquo sup1sup1 Para el segmento superior a 50 vacas promedio en ordentildea se realizoacute el anaacutelisis tambieacuten en base a la informacioacuten entregada por la Encuesta de Ganado Bovino [23] Los resultados se presentan en la tabla 6 Detalles de caacutelculo y coeficientes en anexo 731
sup1sup1 Los estratos definidos para el segmento de AFC se estructuraron en base a la informacioacuten entregada por los programas de fomento SAT PAP PDTI y PRODESAL de INDAP
sup1ordm Variacutea entre 34 a 260 lt puriacuten vaca diacutea
Tabla 6 Detalle de nuacutemero de animales y produccioacuten de purines por tamantildeo de explotacioacuten
Vacas en Vacas en Pesovaca Establo Purines ordentildea ordentildea (kg)sup1sup2 (hrdiacutea) (msup3antildeo)
0 a 9 1625 450 3 3336 10 a 24 4288 450 3 8804 25 a 49 3453 500 4 10503 50 a 99 8751 500 4 26618 100 a 299 17967 550 4 60115 300 y mas 81153 600 4 296208 Total 115148 405584
Fuente elaboracioacuten propia en base a INE 2011 [23]
Un animal produce en excretas el
equivalente al 10 de su peso vivo al diacutea y la dilucioacuten de las excretas es de
aproximadamente un 50
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De acuerdo a la tabla 6 se puede determinar que la Regioacuten de Los Riacuteos genera anualmente 405 mil msup3 de purines provenientes de la lecheriacutea de los cuales el 56 corresponde a explotaciones de pequentildeos productores
3122 Estieacutercol de porcino
El sector porcino no presenta cifras significativas en la Regioacuten de Los Riacuteos [24] A pesar de la existencia de empresas que elaboran productos en base a carne de cerdo en la regioacuten la mayoriacutea obtiene la materia prima desde criaderos ubicados en otras regiones como La Araucaniacutea y Biacuteo Biacuteo incluso a traveacutes de importaciones desde Canadaacute y Estados Unidos [25] No obstante la crianza de cerdos constituye una actividad que genera aportes a la economiacutea local especialmente en zonas rurales y sub-urbanas
Para propoacutesitos del estudio se estimoacute la disponibilidad de biomasa residual huacutemeda proveniente de la crianza de cerdo a partir de tres tamantildeos de explotacioacuten Ademaacutes se asumioacute una produccioacuten de 0003 msup3 de estieacutercoldiacutea [26] y una eficiencia de recoleccioacuten de un 40 En la tabla 7 se determina el total de cabezas de cerdo por estrato y la disponibilidad de produccioacuten anual de biomasa para este rubro en Los Riacuteos Detalles de caacutelculo y coeficientes en anexo 731
sup1sup2 Datos de peso de animales fueron obtenidos de entrevistas a productores de la Regioacuten
Tabla 7 Detalle de nuacutemero de cabezas de cerdo y produccioacuten de purines por tamantildeo de explotacioacuten en la Regioacuten de Los Riacuteos
Rango Cabezas de cerdos Estieacutercol (msup3antildeo)Menos de 50 cabezas 31924 13983Maacutes de 50 y menos de 500 1594 698Maacutes de 500 700 307Total 34218 14988
Fuente Elaboracioacuten propia en base al Censo Silvoagropecuario 2007 [24]
De acuerdo a la tabla anterior la disponibilidad de materia orgaacutenica generada por la produccioacuten de porcinos en la Regioacuten de los Riacuteos es de 15 mil msup3antildeo El segmento que corresponde a la agricultura familiar campesina (menos de 50 cabezas de porcino) genera un 93 de la biomasa total de excretas de porcinos producida en la regioacuten
3123 Ferias ganaderas
En la Regioacuten de Los Riacuteos existen dos ferias de remate FEGOSA ubicada en la comuna de Paillaco y Tattersall ubicada en la comuna de Riacuteo Bueno Para la estimacioacuten de la produccioacuten de biomasa (principalmente purines bovinos pero tambieacuten excretas de otras especies asiacute como residuos orgaacutenicos de las faenas) se utilizoacute la informacioacuten que ambos establecimientos publican semanalmente sobre precios y cantidad de animales rematados ademaacutes de la informacioacuten proveniente de entrevistas Detalle de entrevistas anexo 74
La disponibilidad de materia orgaacutenica
generada por la produccioacuten de porcinos en la Regioacuten de Los
Riacuteos es de 15 mil msup3antildeo
39 Tabla 8 Puriacuten producido seguacuten tipo de animal Tattersall Tabla 9 Puriacuten producido seguacuten tipo de animal FEGOSA
En relacioacuten al manejo de purines Tattersall almacena las aguas de lavado y posteriormente las traslada a una planta procesadora que filtra y separa los compuestos soacutelidos (excretas) de los liacutequidos Los liacutequidos son eliminados a traveacutes del alcantarillado y los soacutelidos son incorporados a las demaacutes excretas producidas semanalmente por los animales rematados y luego son retirados del recinto (anexo 742 entrevista Tattersal) FEGOSA por su parte realiza un manejo similar con las aguas de lavado Estas son almacenados en dos pozos purineros y una vez que los pozos se encuentran llenos los purines son trasladados a una planta procesadora (anexo 745 entrevista FEGOSA)
Para la determinacioacuten de la disponibilidad de biomasa residual huacutemeda de las ferias de ganado se analizaron datos de la temporada 2014 considerando 51 remates para el caso de Tattersal y 52 para FEGOSA Ademaacutes seguacuten informacioacuten recopilada en terreno se determinoacute una permanencia de 15 diacuteas promedio de los animales en ambas ferias
Los paraacutemetros utilizados para determinar la cantidad de puriacuten producido por animal se obtuvieron del estudio de Deublein y Steinhauser [32] (informacioacuten detallada en el anexo 731) En las tablas 8 y 9 se detallan las cantidades de estieacutercol liacutequido producido seguacuten tipo de animal para cada feria
Feria Tipo de Puriacuten animal Cabezasantildeo (msup3antildeo)
Bovinos 40197 123000
Tattersall Porcinos 2686 827
Ovinos 3599 1455
Equinos 7 18
Total 46489 125308
Feria Tipo de Puriacuten animal cabezasantildeo (msup3antildeo)sup1sup3
Bovinos 34676 57909
FEGOSA Porcinos 1785 280
Ovinos 1784 670
Equinos 258 664
Total 38503 59523
sup1sup3 Diferencias en produccioacuten de puriacutencabeza entre ferias se debe a diferente tipos de ganado en remates En el caso de vacunos dado por proporciones de vacas vacunos de engorda vacas de produccioacuten lechera bueyes toro de reproduccioacuten vacunos joacutevenes (2 antildeos) y ternero de crianza (1 antildeo) Vacas vacunos de engorda
Seguacuten las tablas anteriores es posible determinar que la mayor cantidad de materia orgaacutenica es producida en Tattersall la que junto con la biomasa generada por FEGOSA suman aproximadamente 185 mil msup3 de biomasa residual liacutequida proveniente de ferias ganaderas en la Regioacuten de Los Riacuteos
3124 Industria quesera
Las materias primas animales y vegetales para la elaboracioacuten de productos alimenticios generan abundantes residuos susceptibles de ser aprovechados para la produccioacuten de biogaacutes El uso de estos residuos incrementa la productividad en las plantas productoras dando simultaacuteneamente una solucioacuten a problemas ambientales
Fuente Elaboracioacuten propia Fuente Elaboracioacuten propia
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Dentro de los residuos provenientes de la agroindustria con mayor potencial en la Regioacuten de Los Riacuteos se encuentra la industria laacutectea y caacuternica [27]
En la Regioacuten se elaboran diversos productos derivados de la leche tales como quesos queso fresco y quesillo leche fluida mantequilla crema fresca manjar yogurt y otros siendo quesos dentro de los productos con igual unidad de medida (kilogramos) el producto que presenta mayor elaboracioacuten (kg) [28] Por otro lado de la totalidad de los productos laacutecteos la produccioacuten de queso es la uacutenica que genera un residuo (o subproducto seguacuten el uso que se le deacute) de alta carga orgaacutenica llamado ldquolactosuerordquo
El lactosuero fue considerado por largo tiempo como un desecho difiacutecil de tratar y eliminar debido a las grandes cantidades producidas en la industria del queso Sin embargo actualmente es una de las materias primas maacutes usadas en el aacutembito alimentario Su principal aplicacioacuten es la alimentacioacuten animal especialmente como sustituto de la leche en la alimentacioacuten de criacuteas de rumiantes y porcinos pero tambieacuten en procesos de criacutea y engorde Sin embargo la recogida y posterior secado del lactosuero para la obtencioacuten de productos en polvo resulta uacutenicamente rentable para grandes voluacutemenes de lactosuero por lo que las pequentildeas y medianas queseriacuteas no pueden almacenar en sus instalaciones las cantidades necesarias para rentabilizar su transporte En estos casos las opciones de gestioacuten pasan por su eliminacioacuten mediante vertido la aplicacioacuten a terrenos o su uso directo en alimentacioacuten animal alternativas que sin embargo presentan riesgos tanto ambientales como sanitarios si no se realizan de manera adecuada y controlada Hoy en diacutea la posibilidad de introducir un tratamiento bioloacutegico para el lactosuero como la digestioacuten anaerobia se presenta como una opcioacuten factible que puede permitir gestionar y valorizar econoacutemicamente este sustrato gracias al aprovechamiento energeacutetico del biogaacutes [29] [25]
En la Regioacuten de Los Riacuteos la produccioacuten de queso fue de 515 millones de kilogramos durante el 2013 cifra inferior en -01 (003 millones de kilos menos) que el 2012 representando 444 del total de queso producido a nivel nacional [28] Actualmente en la Regioacuten existen 39 faacutebricas en funcionamiento autorizadas por el Servicio de Salud (anexo 732) las cuales para fines praacutecticos de este estudio seraacuten divididas en laacutectea mayor y laacutectea menor seguacuten se define a continuacioacuten
bull Laacutectea mayor corresponde a las plantas lecheras cuyos antecedentes productivos son recopilados mensualmente por la Oficina de Estudios y Poliacuteticas Agrarias ODEPA Se le denomina mayor porque entre ellas se encuentran las empresas que procesan un volumen de leche superior a la industria laacutectea menor [28]
bull Laacutectea menor corresponde a las empresas cuyos antecedentes son recopilados trimestralmente por el Instituto Nacional de Estadiacutesticas y que en general cuentan con niveles de produccioacuten menor [28]
En este estudio se asumioacute que la mayor parte de estos residuos corresponden a lactosuero sin considerar los residuos provenientes del lavado de estanques derrames u otros Ademaacutes de acuerdo a informacioacuten bibliograacutefica [27] y datos recopilados en entrevistas a productores se estimoacute que por kilogramo de queso producido se generan 9 kilogramos de suero
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Tabla 10 Generacioacuten anual de suero huacutemedo seco y materia orgaacutenica en la Regioacuten
INDUSTRIA Queso promedio Suero huacutemedo Suero seco Materia orgaacutenica anual 2013-2014 (kg) (kg) (kg) (Ton MS)Laacutectea menor 1458477 13126289 787577 689Laacutectea mayor 49843252 448589264 26915356 23551Total 51301728 461715552 27702933 24240
Seguacuten la tabla 10 la disponibilidad estimada de materia orgaacutenica proveniente de la industria quesera en la Regioacuten de Los Riacuteos es de 24 mil toneladas de las cuales el 3 corresponde a productores del segmento ldquolaacutectea menorrdquo
3125 Residuos de beneficio de ganado (mataderos)
La actividad industrial de matanza de ganado genera una gran cantidad de residuos soacutelidos de variada composicioacuten provenientes de las diferentes etapas del proceso Dentro de estos residuos soacutelidos se encuentran subproductos no utilizados (viacutesceras verdes cabezas patas) subproductos utilizados (viacutesceras rojas cuero) grasas estieacutercol contenido ruminal y decomisos de matadero Estos residuos suponen un sustrato muy adecuado para la biometanizacioacuten [30]
Aproximadamente entre un 20 y un 50 del peso del animal no es apto para el consumo [20] Por lo tanto la mayor parte de los desechos deben manejarse cuidadosamente en lo referente a su minimizacioacuten recoleccioacuten procesamiento y uso (reutilizacioacuten) lo que disminuye considerablemente los dantildeos ocasionados al medio ambiente a los recursos naturales renovables y a la salud humana [30]
Para el anaacutelisis potencial de produccioacuten de biogaacutes a partir de residuos de mataderos en la Regioacuten de Los Riacuteos en base a la metodologiacutea desarrollada por Vermehren [27] se cuantificaron los residuos de dos mataderos autorizados Frigoriacutefico Valdivia y Frigoriacutefico Balmaceda (en adelante FRIVAL y FRIGOBAL respectivamente) Para poder determinar la cantidad de residuos de beneficio de ganado soacutelo se consideraron ambas plantas de procesamiento dejando de lado otras fuentes posibles tales como mataderos clandestinos o faenamientos realizados en sectores rurales En el caso de la planta FRIGOBAL el flujo de residuos anuales se encuentra disponible en la Superintendencia de Servicios Sanitarios (SISS) y se utilizoacute como base la misma informacioacuten utilizada para la planta FRIVAL (Tabla 33 anexo 731)
De esta forma seguacuten el promedio de la produccioacuten regional de queso para laacutectea mayor y laacutectea menor entre los antildeos 2013 y 2014 con datos de ODEPA y la cantidad de suero generado por unidad de queso producido se estimoacute la generacioacuten anual de lactosuero para la regioacuten (ver tabla 10) Detalle de coeficientes de caacutelculo en tabla 32 anexo 731
La disponibilidad estimada de
materia orgaacutenica proveniente de la industria quesera
en la Regioacuten de Los Riacuteos es de
24 mil toneladas
Fuente Elaboracioacuten propia
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Para estimar los residuos de ambos mataderos se utilizoacute como base lo expuesto en la Declaracioacuten de Impacto Ambiental de la planta FRIVAL presentado en el Sistema de Evaluacioacuten Ambiental [24] en donde se caracterizan sus RILEs (tabla 34 anexo 731) El volumen del flujo diario de residuos liacutequidos generados en la planta FRIVAL es de 650 msup3 [31] asumiendo un funcionamiento de la planta durante los 365 diacuteas del antildeo De acuerdo a esto y considerando los datos presentados en las tablas 33 y 35 del anexo 731 se obtuvieron los valores de materia seca La cantidad total de materia orgaacutenica para la planta FRIVAL fue de 495 tonantildeo y FRIGOBAL 25 tonantildeo
313 Biomasa residual soacutelida
La biomasa residual soacutelida incluye a todos los productos orgaacutenicos no utilizados en las actividades agriacutecolas y ganaderas las forestales y la de los procesos de las industrias agroalimentarias y de transformacioacuten de la madera Algunos ejemplos de este tipo de biomasa son la paja el orujo desechos de poda y raleos aserriacuten residuos de matadero aceites y grasas lodos provenientes de plantas de tratamiento de aguas (industriales y domeacutesticas) residuos soacutelidos urbanos y estieacutercol aviacutecola [20]
3131 Estieacutercol aviacutecola
El estieacutercol aviacutecola se considera como biomasa residual soacutelida para las aves destinadas a la produccioacuten de carne este estieacutercol se halla mezclado con una cama de aserriacuten denominaacutendose Guano de Ave para Carne (GAC) [20]
En este estudio se clasificoacute la produccioacuten de aves para la Regioacuten de Los Riacuteos en dos estratos definidos como pequentildea y mediana explotacioacuten [32] La disponibilidad de biomasa se estimoacute asumiendo que la produccioacuten diaria de estieacutercol liacutequido por ave es de 00001 msup3 [33] [26] con una eficiencia de recoleccioacuten del 50 A continuacioacuten la tabla 11 detalla la cantidad de biomasa disponible en pequentildeas y medianas explotaciones Seguacuten eacutesta la produccioacuten anual de biomasa residual soacutelida proveniente de las pequentildeas y medianas explotaciones de la Regioacuten de Los Riacuteos es de 66 mil msup3 al antildeo
Rango Total aves Estieacutercol animal (msup3antildeo)Pequentildeas explotaciones 270000 4928Medianas explotaciones 95000 1734Total 365000 6662
Tabla 11 Estieacutercol de aves seguacuten tamantildeo de explotacioacuten
El estieacutercol aviacutecola se considera
como biomasa residual soacutelida
a diferencia del estieacutercol
bovino y que al combinarse con agua (purines)
se clasifica como biomasa liacutequida
Fuente Elaboracioacuten propia
43
3132 Industria cervecera
La elaboracioacuten de la cerveza trae consigo la generacioacuten de residuos soacutelidos tales como orujo cerveceros (o bagazo) levaduras y los lodos generados durante el tratamiento de las aguas residuales En particular el bagazo constituye un residuo con valor ganadero bovino dado su alto contenido caloacuterico y alta palatabilidad pese a sus restricciones de aprovechamiento dada su raacutepida perecibilidad En caso de no poder aprovecharse estos residuos el proceso de digestioacuten anaerobia ofrece ventajas sustanciales para el tratamiento de los residuos orgaacutenicos generados por esta industria dada la posibilidad de generar energiacutea renovable a traveacutes de la generacioacuten de biogaacutes [34] En particular el bagazo dado su contenido caloacuterico presenta una buena generacioacuten de biogaacutes
El consumo de cerveza artesanal en Chile equivale soacutelo al 2 del total del mercado de bebestibles pero ha ido creciendo con fuerza en un orden del 30 anual [35]
Debido a su popularidad la industria de la cerveza se ha ido diversificando Es por eso que hoy en diacutea se puede hablar de tres categoriacuteas los cerveceros caseros las mini cerveceriacuteas y las cerveceriacuteas industriales [36]
bull Los cerveceros caseros poseen equipos rudimentarios que permiten repetir de forma casera la misma receta en distintas producciones
bull Las mini cerveceriacuteas (cerveceros artesanales pequentildeos fabricantes) tienen un equipamiento maacutes sofisticado que el de los cerveceros caseros tanques bombas filtros entre algunos pero no llegan al nivel de industrializacioacuten que otras cerveceriacuteas
bull Las cerveceriacuteas industriales poseen mayor equipamiento y tecnologiacutea en el proceso produciendo miles de litros que son comercializados en el mercado nacional e internacional
En la Regioacuten de Los Riacuteos la produccioacuten de cerveza ha aumentado considerablemente durante los uacuteltimos antildeos existiendo actualmente un total de 23 cerveceriacuteas formalizadas y 8 en viacuteas de formalizacioacuten [37]
Del grupo de las 23 empresas formalizadas existentes en la Regioacuten de Los Riacuteos se determinoacute la produccioacuten de bagazo para 4 empresas representativas del grupo de mini cerveceriacuteas (cerveceros artesanales pequentildeos fabricantes) De acuerdo a la informacioacuten recopilada en entrevistas realizadas a los productores (anexo 77) se estimoacute una equivalencia de 3 a 4 kilos de malta por litro de cerveza y un 27 de materia seca para bagazo seguacuten lo determinado en anaacutelisis de laboratorio A continuacioacuten en la tabla 12 se detalla la produccioacuten de bagazo para cada empresa
44
Tabla 12 Produccioacuten de cerveza y bagazo para 4 empresas de la Regioacuten de Los Riacuteos
Empresas Litros cerveza antildeo Kg maltaantildeo Kg bagazoantildeoA 204000 51000 86400B 16800 4800 8132C 7680 2400 4066D 14400 4800 8132Total 242880 63000 106730
En base a informacioacuten recopilada se estimoacute que la produccioacuten de cerveza de los 4 productores presentados en la tabla 12 representan el 5 de la produccioacuten de la Regioacuten Es decir la produccioacuten de cerveza de la Regioacuten de Los Riacuteos bordea los 50 mil hectolitros lo que representa una produccioacuten de 2 mil toneladas de bagazo al antildeo
32 Potencial teoacuterico de biogaacutes a partir de las biomasas disponibles
321 Aspectos metodoloacutegicos
Este capiacutetulo tiene como objetivo estimar el potencial teoacuterico de biogaacutes es decir la metanizacioacuten de toda la materia orgaacutenica disponible seguacuten se calculoacute en el capiacutetulo anterior Es importante afirmar que pese a que los recursos de biomasa pueden variar bastante a lo largo del paiacutes o incluso el mundo la produccioacuten de biogaacutes por tipo de biomasa particular deberiacutea ser relativamente constante dado que la biodigestioacuten es un proceso relativamente invariante si se cumplen condiciones miacutenimas de funcionamiento Es por ello que utilizar datos referenciales de otros paiacuteses de condiciones similares (como paiacuteses con clima templado lluvioso como en la Regioacuten de los Riacuteos) constituye una fuente de informacioacuten relativamente confiable respecto de las producciones potenciales Desgraciadamente las tecnologiacuteas para pequentildeos y grandes predios o industrias existentes difieren mucho respecto a costos y a rendimientos por lo que realizar generalizaciones es riesgoso e impreciso Por esta razoacuten se decidioacute utilizar los factores de conversioacuten estandarizados y maacutes frecuentes en la bibliografiacutea existente de manera de lograr representatividad de la informacioacuten
En la tabla 13 se muestran los factores de conversioacuten de biogaacutes seguacuten la fuente de la biomasa estimados a partir de datos bibliograacuteficos [1] En el caso de los purines de lecheriacutea el factor de conversioacuten surge ademaacutes de la experiencia de la empresa Biotecsur en lecheriacuteas de las regiones del sur de Chile En el caso del bagazo de cerveceriacutea el valor fue estimado en base a resultados experimentales de produccioacuten de biogaacutes a partir de bagazo cervecero realizados por el autor en el Instituto de Ingenieriacutea Agraria y Suelos Universidad Austral de Chile
Fuente Elaboracioacuten propia
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Rango Total purines (msup3antildeo) Biogaacutes (msup3 antildeo) 0 a 9 3336 83408 10 a 24 8804 220095 25 a 49 10503 262572 50 a 99 26618 665441 100 a 299 60115 1502865 300 y maacutes 296208 7405211 TOTAL 405584 10139592
Tabla 13 Factores de conversioacuten de materia orgaacutenica en biogaacutes
Tabla 14 Potencial valor teoacuterico de generacioacuten de biogaacutes a partir de la digestioacuten anaeroacutebica de purines de vacunos de lecheriacutea
Biomasa Factor conversioacuten Biogaacutes (Lt) Biomasa (kg o Lt)sup1⁴ Lecheriacuteas - purines 25Queseriacutea-suero 46Ferias ganaderas-estieacutercol 40Cerdos- estieacutercol 40Aves-estieacutercol 70Bagazo de cerveceriacutea 110
De esta manera con los factores de conversioacuten y en base a las cantidades de biomasa disponibles abordadas en el capiacutetulo anterior se calcularon los potenciales regionales de biogaacutes Ademaacutes del caacutelculo de los potenciales regionales totales se calculoacute el potencial de generacioacuten de biogaacutes de la produccioacuten a pequentildea escala esto es cultivos en agricultura familiar campesina (Agricultura de Subsistencia y Pequentildeo Agricultor) produccioacuten laacutectea menor (suero) productores de cerdos de menos de 50 cabezas y pequentildeas explotaciones de aves y cerveceriacutea artesanal
322 Potencial teoacuterico de biogaacutes de biomasa residual liacutequida
3221 Puriacuten de vacuno de lecheriacutea
El caacutelculo del potencial de generacioacuten de metano a partir del puriacuten de vacuno se realizoacute para productores con menos de 50 vacas en ordentildea mediante la informacioacuten proveniente del INDAP y para productores con un plantel mayor a 50 vacas en ordentildea de acuerdo a la informacioacuten obtenida por el INE En la tabla 14 se presenta el total de purines producidos por vacunos en ordentildea en la Regioacuten de Los Riacuteos seguacuten los resultados obtenidos en el capiacutetulo 31 Sobre la base de esta informacioacuten se calculoacute un valor teoacuterico de generacioacuten de biogaacutes para cada segmento En el anaacutelisis se consideroacute que por cada msup3 de puriacuten se producen 25 msup3 de biogaacutes
sup1⁴ Kiloacutegramos en caso de residuos soacutelidos litros en caso de residuos liacutequidos
El caacutelculo del potencial de
generacioacuten de metano a partir del
puriacuten de vacuno se realizoacute para
productores con menos de 50 vacas
en ordentildea mediante la informacioacuten
proveniente de INDAP
Fuente Elaboracioacuten propia
Fuente Elaboracioacuten propia
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3222 Estieacutercol de porcino
En la tabla 15 se presenta el potencial teoacuterico de generacioacuten de biogaacutes a partir de la digestioacuten anaerobia de estieacutercol para cada tamantildeo del productor seguacuten cabezas de ganado porcino el cual fue determinado en este capiacutetulo Para los caacutelculos se consideroacute una eficiencia de recoleccioacuten de materia orgaacutenica del 40 y una produccioacuten de 40 msup3 por cada msup3 de estieacutercol
Tabla 15 Produccioacuten de biogaacutes porcino
Tabla 16 Produccioacuten estimada de biogaacutes para las industrias laacutecteas de la Regioacuten de Los Riacuteos
Rango Total estieacutercol liacutequido Biogaacutes (msup3antildeo) (msup3animalantildeo) Menos de 50 cabezas 13983 559308Maacutes de 50 y menos de 500 698 27927Maacutes de 500 307 12264Total 599499
3223 Ferias ganaderas
Para el caso de ferias ganaderas se consideroacute una produccioacuten de 40 msup3 de biogaacutes por cada msup3 de puriacuten estieacutercol Por lo tanto la produccioacuten potencial de biogaacutes al antildeo para Tatterssall y FEGOSA es de 5012331 msup3 y 2380917 msup3 respectivamente
3224 Residuos de la industria quesera
Considerando un promedio entre el valor superior e inferior del rango expuesto en el anexo 76 y un rendimiento de biogaacutes de 875 (msup3Ton MOS) se calculoacute la cantidad de biogaacutes para la industria laacutectea mayor y menor Para la industria laacutectea mayor tambieacuten se calculoacute a nivel de planta obtenieacutendose los siguientes resultados
INDUSTRIA Materia orgaacutenica (Ton MS) Biogaacutes (msup3 antildeo)Laacutectea Menor 689 602989Laacutectea Mayor 23551 20607069Total regioacuten 24240 21210058
3225 Mataderos
Para el caacutelculo de potencial de produccioacuten de biogaacutes de FRIVAL las grasas fueron separadas de los RILEs seguacuten lo sentildealado en la Declaracioacuten de Impacto Ambiental (SEIA 2005) Por lo tanto para el caacutelculo total de biogaacutes se analizoacute por una parte el potencial de las grasas y por otra el potencial del resto del RIL utilizando en ambos casos factores de conversioacuten especiacuteficos para las grasas y para el RIL
Fuente Elaboracioacuten propia
Fuente Elaboracioacuten propia
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Paraacutemetro Biogaacutes (msup3antildeo)Soacutelidos suspendidos 174331Aceites y grasas 87329TOTAL 261660
Tabla 17 Potencial de biogaacutes Planta FRIVAL
Cabe destacar que tal como se aprecia en la tabla 34 del anexo 731 los valores de soacutelidos suspendidos sumados a los de aceites y grasas son significativamente inferiores a los de la DBO5 (que es una variable indicadora de la cantidad de materia orgaacutenica disponible para los microorganismos) Sin embargo no se encontraron indicadores adecuados para transformar esta uacuteltima variable en biogaacutes por lo tanto se utilizaron los soacutelidos suspendidos y las grasas para esto de modo que es posible una subestimacioacuten del potencial para esta industria [27] Los resultados se muestran en la tabla 17
Para estimar los residuos generados en la planta FRIGOBAL se consideroacute el volumen de RILEs generados seguacuten lo sentildealado por la Superintendencia de Servicios Sanitarios informacioacuten que entregoacute a este organismo la planta de tratamiento de aguas residuales de la empresa Essal para el antildeo 2011 en la comuna de La Unioacuten [27] De acuerdo a estos datos se estimoacute el potencial de produccioacuten de biogaacutes del frigoriacutefico En la tabla 18 se sentildeala el potencial de produccioacuten de biogaacutes para ambas empresas
Tabla 18 Potencial regional de generacioacuten de biogaacutes en la industria de matadero
Planta Biogaacutes (msup3antildeo)FRIVAL 261660FRIGOBAL 13269Total 274929
323 Potencial teoacuterico de biogaacutes de biomasa residual soacutelida
3231 Estieacutercol aviacutecola
De acuerdo al total de biomasa residual determinada se calculoacute el potencial teoacuterico de biogaacutes generado a partir del estieacutercol de la crianza y engorde de aves para pequentildeas y medianas explotaciones en la Regioacuten de Los Riacuteos En la tabla 19 se presenta el potencial teoacuterico de biogaacutes generado a partir del estieacutercol de la crianza y engorde de aves para pequentildeas y medianas explotaciones de la regioacuten
Para los caacutelculos se estimoacute una eficiencia de recoleccioacuten de biomasa de un 40 y una produccioacuten de 70 msup3 de biogaacutes por cada msup3 de estieacutercol
Fuente Elaboracioacuten propia
Fuente Elaboracioacuten propia
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Rango Estieacutercol (msup3 antildeo) Biogaacutes (msup3 antildeo)Pequentildeas explotaciones 4928 344925Medianas explotaciones 1734 121363TOTAL 6662 466288
3232 Residuos de la industria cervecera
En la tabla 20 se muestra el potencial teoacuterico regional de generacioacuten de biogaacutes a partir de los desechos soacutelidos de la industria de la cerveza Para el caacutelculo se consideroacute que por cada kilo de bagazo se producen 110 lt de biogaacutes y se asume que 4 cerveceriacuteas entrevistadas constituyen el 5 del mercado cervecero regional y un 20 de la cerveza artesanalsup1⁵ En cualquier caso el caacutelculo de biogaacutes entregado corresponde al potencial total teoacuterico regional Dado que en el caso de cerveceriacuteas grandes comuacutenmente utilizan el bagazo como subproducto para la alimentacioacuten animal el potencial praacutectico estariacutea sobre estimado
Tabla 20 Potencial de generacioacuten de biogaacutes a partir de los desechos soacutelidos de la industria de la cerveza
Tabla 19 Potencial teoacuterico de biogaacutes generado a partir del estieacutercol de aves
Empresas Bagazo kgantildeo Biogaacutes (msup3antildeo) A 86400 9504B 8132 894C 4066 447D 8132 894
Para el caacutelculo del potencial total maacuteximo se consideroacute el consumo promedio nacional por persona (36ltspersonaantildeo) aplicado a la poblacioacuten de la Regioacuten de Los Riacuteos (404400 habitantes) En el caso de la produccioacuten de pequentildea escala se consideroacute una produccioacuten total de 12 millones de litros anuales de cerveza artesanal
33 Estimacioacuten de la generacioacuten de energiacutea a partir de biogaacutes obtenido desde las distintas biomasas disponibles
331 Aspectos metodoloacutegicos
El presente capiacutetulo pretende entregar cifras referenciales respecto a la cantidad de bioenergiacutea disponible a partir de la generacioacuten con biogaacutes Para ello se consideraron los usos de biogaacutes para produccioacuten de energiacutea teacutermica (calor) y eleacutectrica Al respecto se presentaron los valores de contenido caloacuterico total y su equivalente en metros cuacutebicos de lentildea y kilos de gas licuado de manera de ponderar el valor de sustitucioacuten entre esos combustibles
sup1⁵ Incluida Cerveceriacutea Kunstmann
Fuente Elaboracioacuten propia
Fuente Elaboracioacuten propia
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Para la cuantificacioacuten del calor utilizable (energiacutea teacutermica) se entrega el contenido caloacuterico total equivalente a una eficiencia del 100 En el caso de usar calderas de alta eficiencia (sobre 90) los valores de energiacutea teacutermica real se aproximan bastante a este valor No obstante para otros sistemas teniendo la eficiencia de la tecnologiacutea a emplear se obtiene directamente el potencial teacutermico real
La generacioacuten de energiacutea eleacutectrica se calcula con el potencial maacuteximo teoacuterico para toda la regioacuten pues la cogeneracioacuten con biogaacutes soacutelo es econoacutemicamente viable a mayor escala lo que dejariacutea fuera a la pequentildea agricultura en teacuterminos individuales pero no en teacuterminos colectivos (proyectos asociativos) Para el caso de la electricidad soacutelo se evaluacutea la utilizacioacuten de sistemas de cogeneracioacuten con motores de explosioacuten a gas por ser estos sistemas de comparativo bajo costo y alta eficiencia en relacioacuten a otras alternativas tecnoloacutegicas (eficiencia energeacutetica de 85 calor + electricidad)
Se presenta ademaacutes los equivalentes en msup3 de lentildea y kg de gas licuado como referencia a las dimensiones implicadas en fuentes alternativas comunes en la regioacuten Se utiliza lentildea por que es la opcioacuten teacutermica maacutes barata en la regioacuten y gas licuado por ser el segundo sustituto maacutes accesible teacutecnica y econoacutemicamente presentando similitudes con el biogaacutes
Para el caso del potencial de pequentildea escala soacutelo se evaluacutea el potencial teacutermico dado que los costos y eficiencias de escala de los sistemas de cogeneracioacuten soacutelo pueden lograrse desde una cantidad miacutenima de biomasa disponible que habitualmente solo es gestionada por productores de tamantildeo medio o grande
Se incluye un anaacutelisis de autosuficiencia de biogaacutes para la cocina de una familia rural campesina promedio Respecto a la estimacioacuten de autoabastecimiento como supuesto se asume que eacutestas usan hoy cocina a lentildea tienen suficiente biomasa residual disponible para el funcionamiento de un biodigestor domiciliario y en caso de que faltase se calcula el requerimiento de biomasa con recursos agriacutecolas al alcance como pequentildeas superficies de forraje o cultivos
332 Potencial regional total
Como resultado de los caacutelculos de produccioacuten de biogaacutes a partir de distintas biomasas se obtiene un potencial de generacioacuten regional anual de 403 millones de msup3 En la figura 30 se observan las contribuciones de cada tipo de biomasa al total regional En la tabla 21 se entregan los detalles de energiacutea involucrada
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Figura 30 Composicioacuten del potencial de biogaacutes regional por tipo de biomasa
Como se mencionoacute previamente para el caacutelculo del total de energiacutea generada a partir del biogaacutes potencial en la regioacuten se consideroacute un solo uso a la vez es decir 100 del biogaacutes regional utilizado para calor o para cogeneracioacuten Por ello las cifras presentadas son soacutelo referenciales al potencial teoacuterico maacuteximo En base a los potenciales regionales de produccioacuten de biogaacutes obtenidos se calcularon los valores maacuteximos posibles de producir en generacioacuten teacutermica total (combustioacuten directa) y de generacioacuten teacutermica + eleacutectrica a traveacutes de sistemas de cogeneracioacuten ambas tecnologiacuteas existentes en el mercado
En relacioacuten al potencial teacutermico se consideroacute combustioacuten directa para efectos de sustitucioacuten con lentildea utilizaacutendose una efi ciencia teacutermica de 60 equivalente a la efi ciencia que presentan las estufas de doble combustioacuten Asimismo se consideroacute un contenido caloacuterico de 5 GJmsup3 de lentildea (con 20 humedad valor promedio de distintas especies nativas maacutes usadas) [25] Con ello se utilizoacute un valor de 00072 msup3 de lentildeamsup3 de biogaacutes En el caso de gas licuado se utilizoacute un valor equivalente a 134 Kwhkg lo que da una tasa de recambio de 244 msup3 de biogaacutes kg gas licuado
POTENCIAL REGIONAL DE BIOGAacuteS
El potencial caloacuterico a partir de biogaacutes en la
Regioacuten equivaldriacutea energeacuteticamente
al 6 de la lentildea consumida
Lecheriacuteas - Purines
Queseriacutea - suero
Ferias ganaderas
Cerdos
Aves
Cerveza
Mataderos
183
1512
06
07
251
526
183 251
403 millones msup3antildeo
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Tabla 21 Potencial regional biogaacutes total y maacuteximo teoacuterico de generacioacuten de energiacutea eleacutectrica y teacutermica
Lecheriacuteas - 10139592 60837550 26282 4545204 24335020 20279183 2315purines Queseriacutea- 21210058 127260349 54976 9507684 50904140 42420116 4842suero Ferias 7393249 44359492 19163 3314120 17743797 14786497 1688ganaderasCerdos 599499 3596996 1554 268733 1438798 1198999 137Aves 466288 2797725 1209 209019 1119090 932575 106Cerveza 234805 1408828 609 105254 563531 469609 54Mataderos 274929 1649574 713 123240 659830 549858 63Total 40318419 241910515 104505 18073255 96764206 80636838 9205
sup1⁶ Corresponde al contenido caloacuterico o energiacutea total Este valor corresponde a su vez al total de energiacutea teacutermica teoacuterica Utilizando la eficiencia de combustioacuten de una tecnologiacutea a emplear determinada se obtendraacute directamente el potencial teacutermico total En el caso de calderas de alta eficiencia la eficiencia puede sobrepasar el 90
Total Biogaacutes Contenido Equivalente Equivalente gas Cogen Cogen Potenciaregional (msup3antildeo) caloacuterico total Lentildea (msup3) licuado teacutermica eleacutectrica eleacutectrica (Kwh)sup1⁶ (Kg) (Kwh) (Kwh) (Kw)
333 Potencial regional de pequentildea escala
Se presenta el potencial de produccioacuten de energiacutea teacutermica de pequentildea escala a partir de biogaacutes y su equivalencia respecto a otros combustibles alternativamente utilizados a escala equivalente a agricultura familiar campesina (AFC) Para el caacutelculo se utilizaron los valores de transformacioacuten correspondientes a los estratos de pequentildea escala de produccioacuten presentados en este capiacutetulo Especiacuteficamente para cada tipo de biomasa se incluyoacute
bull Lecheriacuteas agricultura de subsistencia y pequentildeos agricultoresbull Queseriacutea laacutectea menorbull Estieacutercol de cerdos explotaciones menores de 50 cabezasbull Estieacutercol aves pequentildeas explotacionesbull Industria cervecera cervezas artesanales
En relacioacuten a los sistemas de cogeneracioacuten estos generalmente consisten en motores de combustioacuten interna cuya potencia activa generadores eleacutectricos al tiempo que generan agua caliente a partir de su refrigeracioacuten la cual se utiliza para alimentar redes de agua caliente a edificios o grupos de viviendas conocidas como redes distritales Los valores de cogeneracioacuten asumen una eficiencia de transformacioacuten a calor y electricidad de 24 y 20 KWmsup3 de biogaacutes respectivamente En la tabla 21 se presenta la capacidad de cogeneracioacuten teacutermica y eleacutectrica para cada biomasa analizada en este estudio
En la Regioacuten de Los Riacuteos al antildeo 2010 el consumo de productos derivados de la madera para energiacutea (principalmente lentildea) fue de 1790571 msup3 esteacutereos de los cuales el 84 es residual (rural 35 y urbano 49) comercial institucional 12 e industrial 4 (INFOR 2012) De esta manera el potencial caloacuterico a partir de biogaacutes en la Regioacuten equivaldriacutea energeacuteticamente al 6 de la lentildea consumida
Fuente Elaboracioacuten propia
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Tabla 22 Potencial regional biogaacutes de pequentildea escala y valores de sustitucioacuten de otros combustibles utilizados
Lecheriacuteas - purines 566075 3396450 6987 253751 Queseriacutea - suero 602989 3617933 7443 270298Cerdos 559308 3355851 6903 250717Aves 344925 2069550 4257 154617Cerveza 58701 352207 725 26314Total 2131999 12791992 26315 955696
Sector Biogaacutes Caloacuterico total Equivalente Equivalente (msup3 antildeo) (Kwh) Lentildea (msup3) gas licuado (Kg)
334 Estimacioacuten de autoabastecimiento de biogaacutes para cocina de una familia rural promedio
El concepto de reemplazo de cocina a lentildea tradicional por cocina con quemadores a biogaacutes podriacutea ser una interesante alternativa tecnoloacutegica para familias rurales especialmente en zonas aisladas o lejanas a centros poblados Entre las ventajas que este concepto presenta pueden mencionarse
bull Aprovechamiento de fuentes de biogaacutes disponibles en los predios Como se ha explicado anteriormente en el ambiente rural existe biomasa disponible de diversa iacutendole la que puede ser aprovechada para la produccioacuten de biogaacutes
bull Permite tratamiento de residuos Los residuos orgaacutenicos soacutelidos o liacutequidos sin descomponer pueden ser fuente de vectores malos olores y patoacutegenos En cualquier caso su disposicioacuten en el suelo o cuerpos de agua debe realizarse posterior a un tratamiento De esta manera la biodigestion puede considerarse un tratamiento parcial o en algunos casos total de los residuos para su aplicacioacuten o descarte
bull Independenciaautonomiacutea energeacutetica Por lo anterior los usuarios no dependen de las condiciones externas (disponibilidad y precios en la regioacuten paiacutes o internacionalmente) brindando la posibilidad de lograr una autosuficiencia de combustible a nivel domeacutestico
bull Comodidad de operacioacuten de cocina La operacioacuten de una cocina a gas no requiere los tiempos de encendido y calentamiento que requiere una cocina a lentildea (lo maacutes usado ruralmente) y permite dosificar el uso de combustible de acuerdo a la
sup1⁷ Al respecto ver siguiente subcapiacutetulo relativo a autosuficiencia energeacutetica para cocina de familia rural promedio
sup1⁸ En el caso el periacuteodo estival en el que no se requiere calefaccioacuten y donde todo el calor residual se pierde la eficiencia de una cocina a lentildea tradicional es mucho menor llegando a valores de transformacioacuten de 003350 m3 de lentildeam3 de biogaacutes como se analiza en el siguiente subcapiacutetulo
Para la referencia a combustibles alternativos se utilizoacute el equivalente a 00123 msup3 de lentildeamsup3 de biogaacutes dada las eficiencias equivalentes al uso de cocinas a lentildea tradicionalessup1⁷ con un 35 de eficiencia de combustioacutensup1⁸ Para el caso del gas licuado se utilizoacute el mismo valor utilizado para toda la regioacuten A continuacioacuten en la tabla 22 se presentan los resultados obtenidos en este estudio referente a la capacidad de generacioacuten de energiacutea del segmento definido como pequentildea escala
El concepto de reemplazo
de cocina a lentildea tradicional por cocina con quemadores a
biogaacutes podriacutea ser una interesante
alternativa tecnoloacutegica para familias rurales
Fuente Elaboracioacuten propia
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necesidades precisas minuto a minuto Lo anterior simplifica la operacioacuten de la cocina y eleva considerablemente la eficiencia de uso
bull Mayor eficiencia energeacutetica y de recursos El sustituir una cocina a lentildea por una cocina a biogaacutes maacutes una estufa a lentildea de doble caacutemara (combustioacuten lenta) tiene importantes sinergias Dado que la eficiencia de una cocina a lentildea es de alrededor de un 35 mientras que la estufa de doble caacutemara es de aprox 60 la eficiencia para calefaccioacuten del sistema puede casi duplicarse Incluso eacutesta puede aumentarse auacuten maacutes siacute el agua caliente se obtiene a partir de un serpentiacuten instalado en la estufa de doble caacutemara en lugar de la cocina a lentildea Si a eso se le suma la mayor eficiencia para cocinar de una cocina a biogaacutes respecto a la cocina a lentildea [25] y todo el calor que no se usa antes y despueacutes de cocinar con cocina a lentildea el efecto de aumento en la eficiencia puede ser mucho mayor
bull Importante reduccioacuten de presioacuten sobre bosquesdeforestacioacuten Este punto es especialmente relevante Dado que la eficiencia caloacuterica del sistema puede duplicarse como se planteoacute en el punto anterior la demanda por lentildea puede reducirse a la mitad Ello implica una importante contribucioacuten a la disminucioacuten de la deforestacioacuten por consumo local de lentildea
Entre las desventajas de este tipo de sistemas puede mencionarse
bull Incertidumbre de aceptacioacuten de la tecnologiacutea Ante todo resulta vital conocer como eacutesta tecnologiacutea se adapta al modo de vida costumbres y conocimientos de las familias rurales de manera de saber si seraacute considerada una alternativa atractiva o no por eacutestas Al respecto el proyecto liderado por la Gobernacioacuten de Valdivia sup1⁹ seraacute clave para esclarecer esta incoacutegnita
bull Mayor complejidad de operacioacuten Naturalmente por tratarse de un sistema adicional a lo existente hoy en diacutea su operacioacuten implica nuevas actividades tales como recoleccioacuten de materia orgaacutenica y mantencioacuten baacutesica del equipo Asimismo la operacioacuten del biodigestor requiere cierto nivel de capacitacioacuten Lo anterior no debiese implicar demasiado tiempo ni alta complejidad
bull Mayor costo de inversioacuten Los biodigestores no son sistemas de bajo costo de inversioacuten por lo que en una primera etapa los costos del hogar se elevan en forma significativa lo que puede limitar a muchas familias respecto a su implementacioacuten y uso
bull Huella de carbono Paradoacutejicamente si bien un biodigestor que funciona correctamente permite reducir importantemente la huella de carbono de un hogar de no operarse correctamente o presentar fugas de gas (dado por ejemplo por malas terminaciones) puede implicar aumentar significativamente la huella de carbono de un hogar dado que el poder de efecto invernadero del metano contenido en el biogaacutes es 25 veces mayor que el del dioacutexido de carbono (CO2) que se emitiriacutea por simple combustioacuten
sup1⁹ Estudio ldquoAutoabastecimiento hiacutedrico y energeacutetico a partir de la cosecha de aguas lluvias y la produccioacuten de biogaacutes a traveacutes del tratamiento de residuos orgaacutenicos que se llevoacute a cabo en el aacuterea rural de las comunas de Mariquina (sector costero) Maacutefil y Los Lagos (sector cordillerano) de la provincia de Valdiviardquo
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Tabla 23 Ejemplo de autosuficiencia teacutermica familiar a traveacutes de la incorporacioacuten de un biodigestor domiciliario
Ndeg personas familia 4Demanda biogaacutes cocina Consumo quemador (msup3hr) 03Horas de uso quemadordiacutea sup2⁰ 22Eficiencia caloacuterica quemador biogaacutes 95Eficiencia de transmisioacuten de calor quemador biogaacutes 40Total biogaacutesfamilia (msup3antildeo) 241
Sustitucioacuten de gas licuado por biogaacutes Eficiencia caloacuterica quemador gas 95Eficiencia de transmisioacuten de calor quemador gas 40Equivalencia kg gas licuadomsup3 biogaacutes 043Equivalente gas licuado (kgantildeo) 104Equivalente $antildeo (kg gas licuado=$1100) 113946
Sustitucioacuten de lentildea para cocinar por biogaacutes Calor de lentildea (GJmsup3) sup2sup1 5Eficiencia caloacuterica estufa a lentildea 35Eficiencia de transmisioacuten de calor estufa a lentildea 20Eficiencia de uso estufa a lentildeasup2sup2 70Equivalente lentildea (msup3antildeo) 81
Oferta biogaacutes Residuos Familia Basura orgaacutenicapersonadiacutea (kg) 05Biogaacutes de basura orgaacutenicapersonadiacutea (msup3) 0075Kg de residuos humanos soacutelidospersonadiacutea 03Biogaacutes de residuos humanospersonadiacutea (msup3) 0028Total biogaacutes residuos (msup3familiaantildeo) 150 Biomasa fresca Pasto (ensilaje) Biomasa empastada promedio (ton MShaantildeo) 7Biomasa fresca (30 MS) (kgmsup2) 23Biogaacuteskg biomasa fresca (msup3) 018
sup2⁰ No incluye agua caliente bantildeosduchas (que pueden obtenerse de estufa a lentildea con serpentiacuten) sup2sup1 Lentildea con 20 humedad valor promedio de distintas especies usadas en la regioacuten (AIFBN 2008)sup2sup2 Corresponde al tiempo uacutetil cocinando Promedio invierno (90) ndash verano (50) Invierno es mayor pues el calor residual se utiliza en calefaccionar el hogar
A continuacioacuten se presenta la tabla 23 con informacioacuten referencial respecto del biogaacutes necesario para el abastecimiento de una familia promedio de 4 personas y su equivalencia de ahorro respecto de otros combustibles
Fuente Elaboracioacuten propia
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Msup2 de cultivos para autoabastecimiento Biomasa a usargas cocina Pasto Trigo (silo)Sin residuos domiciliarios 574 370Con residuos domiciliarios 216 139
De la tabla anterior puede concluirse que para autoabastecer de gas la cocina de una familia promedio se requieren soacutelo 574 msup2 de produccioacuten de pasto (en verde) en caso de no agregar los residuos orgaacutenicos de la casa En el otro extremo para lo mismo con recoleccioacuten de residuos orgaacutenicos (domeacutesticos o agriacutecolas) se requieren soacutelo 139 msup2 de trigo (en estado para ensilaje es decir en verde previo a madurez) o menos superficie si se tratase de maiacutez por ser este maacutes productivo Al contar con una cocina a biogaacutes no se requeririacutea cocinar en cocina a lentildea tradicional Con ello es posible sustituir la cocina a lentildea tradicional por una estufa de doble caacutemara (combustioacuten lenta) para la calefaccioacuten La eficiencia teacutermica de una cocina a lentildea tradicional es de aprox 35 y la estufa de doble caacutemara 60 [25] Si se considera que se ahorra la lentildea para cocinar y casi se dobla la eficiencia de combustioacuten para la calefaccioacuten con ello puede lograrse bajar a menos de la mitad la necesidad familiar de lentildea anual Para concretarse lo anterior es necesario desarrollar investigacioacuten respecto a la aplicabilidad de este concepto en el mundo rural considerando barreras teacutecnicas y culturales y evaluando los eventuales impactos que pudiesen generarse
Trigo (ensilaje)Biomasa promedio (ton MSha) (aprox 45 qqm) 104Biomasa fresca (35 MS) (kgmsup2) 30Biogaacuteskg biomasa fresca (msup3) 022
Fuente Elaboracioacuten propia
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Francisco Cerda
4 EVALUACIOacuteN ECONOacuteMICA Y SOCIAL DE SISTEMAS PREDIALES DE BIODIGESTIOacuteN
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41 Aspectos metodoloacutegicosEn este caso la evaluacioacuten econoacutemica se realiza mediante fl ujos proyectados efectuaacutendose una estimacioacuten de los ingresos y costos de produccioacuten Los ingresos de los SPB se estiman sobre la base de la generacioacuten de energiacutea proyectada en el horizonte de evaluacioacuten mientras que dentro de los costos involucrados se considera la inversioacuten inicial y los costos asociados a la mantencioacuten y produccioacuten del SPB
De los proyectos de produccioacuten de biogaacutes en base a residuos orgaacutenicos es posible que exista un amplio rango viable de costos existiendo tambieacuten la alternativa de desarrollar economiacuteas de escala en particular si la intencioacuten es la generacioacuten de electricidad a mediana y gran escala cosa que no es posible realizar en proyectos pequentildeos lo que puede presentar mayor difi cultad para rentabilizarlos
La construccioacuten de la evaluacioacuten privada de los SPB se abordaraacute en base a la formulacioacuten de un fl ujo considerando ingresos y costos calculados de acuerdo a precios de mercado La evaluacioacuten social que no se abordaraacute en eacuteste estudio considera el desarrollo de un fl ujo social que incorpora al anaacutelisis algunas externalidades benefi cios y costos de la situacioacuten sin proyecto y con proyecto en base a precios sociales (Cepal Ministerio del Desarrollo Social) En el siguiente diagrama se muestra la estructura utilizada para el anaacutelisis econoacutemico de los SPB
Por la naturaleza de un proyecto de biogaacutes es conveniente realizar un estudio de los benefi cios y costos asociados a su implementacioacuten y por tratarse de iniciativas que pueden ser fi nanciadas por empresas inversionistas o por instituciones del Estado resulta importante evaluarlas privada y socialmente
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ExternalidadesEfectos indirectos
ImpuestosSubsidios
Tipo de evaluacioacuten Valoracioacuten Componente Flujo Tipo de fl ujo
EvaluacioacutenSocial
EvaluacioacutenPrivada
(Empresa institucioacuten
persona)
Precios Sociales
Precios de
mercado(Privados)
CreacutedictosIntereses
Amortizaciones
Benefi ciosCostos
InversioacutenOperacioacuten
Flujo Social
Flujo Proyecto
Puro
Flujo Prestamista
IngresosCostos
InversioacutenOperacioacuten
Flujo Estado
Flujo Inversionista(Accionista o
duentildeo)
Figura 31 Esquema general de evaluacioacuten social y privada de un Sistema Predial de Biodigestioacuten (SPB)
Fuente Elaboracioacuten propia
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Tipos de beneficiosLos beneficios de un SPB son de diversa iacutendole existiendo tanto econoacutemicos como tambieacuten sociales La generacioacuten de biogaacutes permite usarlo de forma directa como elemento combustible utilizable en generacioacuten de calor e incluso en proyectos de mayor envergadura para generacioacuten de energiacutea eleacutectrica con el consiguiente ahorro al minimizar o dejar de utilizar la fuente energeacutetica convencional e incluso constituir una fuente de ingreso en siacute misma para proyectos de gran envergadura cuya finalidad es la produccioacuten de electricidad En teacuterminos generales los beneficios de un SPB se resumen en
bull Ingresos monetariosbull Ahorro de costos (liberacioacuten de recursos)bull Aumento de disponibilidad de energiacuteabull Otros - Revalorizacioacuten de bienes - Reduccioacuten de riesgos - Mejoramiento de la productividad - Impacto ambiental positivo - Mejoramiento de imagen - Entre otras externalidades positivas atribuibles a cada proyecto en particular
Para efectos de este estudio se ejemplificaraacute una evaluacioacuten privada para un SPB instalado en una lecheriacutea convencional que cuenta con una capacidad diaria de 70 vacas en ordentildea Se elabora ademaacutes un flujo independiente para los diferentes tipos de fuentes energeacuteticas que tenga el productor antes de la instalacioacuten del SPB es decir un flujo para lentildea gas licuado y energiacutea eleacutectrica Ademaacutes en este capitulo se abordan de manera descriptiva las externalidades positivas que pueden ser consideradas al momento de realizar la evaluacioacuten social de un proyecto de instalacioacuten de SPB
42 Valorizacioacuten de productos asociados a Sistemas Prediales de Biodigestioacuten (SPB)
El biogaacutes puede destinarse a produccioacuten de energiacutea eleacutectrica y teacutermica beneficios que son usados para la sustitucioacuten de otros combustibles En todos los casos la demanda puede estar asociada a consumos propios del productor de biogaacutes o bien de terceros 421 Ingresos en sustitucioacuten de energiacuteas (ahorro)
En un proyecto de biogaacutes es necesario valorizar la energiacutea que se produce la cual es utilizada en la sustitucioacuten de otros combustibles
Si la produccioacuten de energiacutea se destina al autoconsumo como es el caso de productores pequentildeos y medianos los ingresos corresponderaacuten a ahorros asociados a los menores retiros de energiacutea que se realicen del sistema eleacutectrico a la sustitucioacuten total o parcial del uso de lentildea o de gas licuado seguacuten sea el caso
En un proyecto de biogaacutes es
necesario valorizar la
energiacutea que se produce la cual es utilizada en la sustitucioacuten
de otros combustibles
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En este caso se contempla que la energiacutea generada seraacute principalmente del tipo teacutermica utilizada para la sustitucioacuten del gas licuado (GLP) lentildea yo electricidad La utilizacioacuten de esta energiacutea proveniente del biogaacutes constituye un ahorro para el proceso de lavado e higiene de implementos de las lecheriacuteas entre otros usos comunes
Estudio de casoPara una lecheriacutea de 70 vacas promedio en ordentildea diaria se consideran los siguientes datos
bull Se debe calentar aproximadamente 400 litros de agua al diacutea a 80degC bull Un SPB para esta capacidad (70 vacas) genera aproximadamente 59 msup3 de biogaacutes
por diacutea o su equivalente a 3 kilos de GLP diariosbull 1 msup3 de biogaacutes equivale a 5600 kcalbull 1 kg GLP equivale a 12000 kcalbull 1 kg lentildea equivale a 3500 kcal
De lo antes mencionado se desprende que para realizar esta tarea en el caso de utilizar lentildea anualmente se requieren 28 metros cuacutebicossup2sup3 La relacioacuten entre el consumo real de lentildea y el contenido energeacutetico (kcalkg lentildea) no es directa ya que mucha energiacutea se pierde en el proceso del encendido del fuego y la eficiencia termodinaacutemica dada por las caracteriacutesticas propias de cada caldera nunca es 100 En promedio 1msup3 de lentildea pesa 600 kg aproximadamente por lo que una lecheriacutea consumiriacutea anualmente alrededor de 16800 kg de lentildea o 46 kg diarios
Ademaacutes aun cuando la gran mayoriacutea de los agricultores poseen bosques propios 1msup3 de lentildea cuesta en el mercado en promedio (puesta en predio productor) aproximadamente $15000 (Diciembre 2015 - Febrero 2016) Se toma como referencia eacuteste dato para el caso de eacuteste estudio ya que una externalidad positiva asociada a la implementacioacuten de un SPB es tambieacuten disminuir la deforestacioacuten por lo cual el valor real de un metro cuacutebico de lentildea es superior que su precio de mercado
En promedio el gasto anual en energiacutea para este tipo de productor lechero en caso de adquirir los combustibles en forma externa seriacutea de
bull $15000 (metro lentildea) x 28 mts al antildeo = $420000 anual usando lentildeabull $950 ($kg GLP) x 1041 kg de GLP al antildeo = $988950 anual usando GLPbull $100 ($Kwh) x 11035 Kwh = $ 1103488 anual usando electricidad
En la siguiente tabla se presenta el detalle de la produccioacuten de biogaacutes y sus costos alternativos para los diferentes tramos de vacas en ordentildea analizados en el estudio Para efectos de la comparacioacuten entre combustibles se asume que la proporcioacuten de uso se mantiene constante independiente del tamantildeo del plantel sup2⁴
sup2sup3 Ricardo Hagedorn Paillaco comunicacioacuten personal
sup2⁴ Es de esperar que la relacioacuten de uso de combustibles no sea proporcional al tamantildeo sino que al aumentar el tamantildeo se tienda a disminuir el consumo de lentildea y a aumentar el consumo de energiacutea eleacutectrica
62
1 a 10 402 201 186 950 $17659821 5 $15000 $75000 1971 $100 $197051 6127 14114
11 a 25 803 402 372 950 $35319643 10 $15000 $150000 3941 $100 $394103 12254 28229
26 a 50 1606 803 744 950 $70639286 20 $15000 $300000 7882 $100 $788206 24507 56457
70 2248 1124 1041 950 $98895000 28 $15000 $420000 11035 $100 $1103488 34310 79040
51 a 100 3212 1606 1487 950 $141278571 40 $15000 $600000 15764 $100 $1576412 49014 112914
100 a 300 9636 4818 4461 950 $423835714 120 $15000 $1800000 47292 $100 $4729236 147043 338743
Tramos Ndeg Vacas
Produccioacuten Biogaacutes msup3
Anual
Produccioacuten Kilos de
GLP anual con SPB
Consumo kg anual de GLP sin proyecto
Precio Kilo GLP
Costo GLP Anual Sin Proyecto
Consumo Metros de Lentildea sin proyecto
En la cuarta columna de la tabla se muestra la determinacioacuten de la cantidad de GLP que se ocupa en el proceso de ordentildea en la situacioacuten sin proyecto En la tercera columna se presenta el equivalente a kilos de GLP que genera el proyecto (1msup3 de biogaacutes equivale a 050 kg GLP) siendo la diferencia entre ambos indicadores la que constituye el excedente generado en cada tramo analizado
Estas cifras corresponden a estudios y mediciones hechas en SPB ya en funcionamiento en la Regioacuten de los Lagos y por encontrarse en condiciones similares a la Regioacuten de Los Riacuteos se acercan con un buen nivel de confi anza a paraacutemetros reales para el caso de proyectos en concreto
422 Excedentes energeacuteticos
Para una lecheriacutea de 70 vacas un SPB produce aproximadamente 2248 msup3 de biogaacutes que equivalen a 1124 kg de GLP anuales por su parte el consumo de la lecheriacutea asciende a los 1041 kg de GLP anual generaacutendose un diferencial de 83 kg de GLP excedente que puede ser valorizado en $79040 por antildeo
La posibilidad de existencia y la cantidad de excedentes que genere un SPB va a depender principalmente del tipo de puriacuten directamente relacionado con la alimentacioacuten del ganado y del desarrollo de nuevas tecnologiacuteas que mejoren la efi ciencia energeacutetica Para el caso de los productores lecheros que utilicen solo energiacutea eleacutectrica en su sistema productivo el SPB reemplazaraacute el consumo de energiacutea que se requiere para el calentamiento de agua En este caso en particular un SPB no reemplaza en su totalidad el consumo eleacutectrico esto quiere decir que un SPB rebaja el gasto y no lo elimina totalmente El biogaacutes excedente se puede asumir de igual forma como un ahorro puesto que se almacena en el gasoacutemetro y se utilizaraacute en alguacuten momento sea por contingencia (ocurra alguacuten problema que haga que el SPB deje de producir biogaacutes unos diacuteas) o por su uso directo al incorporar otro artefacto
423 Costos asociados al proyecto
Los costos asociados a un SPB son baacutesicamente de dos tipos inversioacuten inicial y mantencioacuten dependiendo del tamantildeo del SPB los requerimientos de equipos
La cantidad de excedentes que genere un SPB va a depender
principalmente del tipo de puriacuten
Tabla 24 Costo energeacutetico sin proyecto y benefi cios de produccioacuten energeacutetica
Fuente Elaboracioacuten propia
63
1 a 10 402 201 186 950 $17659821 5 $15000 $75000 1971 $100 $197051 6127 14114
11 a 25 803 402 372 950 $35319643 10 $15000 $150000 3941 $100 $394103 12254 28229
26 a 50 1606 803 744 950 $70639286 20 $15000 $300000 7882 $100 $788206 24507 56457
70 2248 1124 1041 950 $98895000 28 $15000 $420000 11035 $100 $1103488 34310 79040
51 a 100 3212 1606 1487 950 $141278571 40 $15000 $600000 15764 $100 $1576412 49014 112914
100 a 300 9636 4818 4461 950 $423835714 120 $15000 $1800000 47292 $100 $4729236 147043 338743
Precio msup3 de lentildea
Costo Lentildea
Anual Sin Proyecto
Consumo Kw
anual sin proyecto
Precio Kw
Costo anual Killowatts
sin proyecto
Produccioacuten Kilowatts con SPB
Excedentes Energeacuteticos Anual (GLP)
materiales y maquinarias seraacuten proporcionales La construccioacuten puede ser realizada localmente por lo tanto la mano de obra no es en su totalidad de tipo califi cada 424 Inversioacuten
Consiste en todos los costos de diagnoacutestico disentildeo ingenieriacutea fabricacioacuten e instalacioacuten de los SPB y su puesta en marcha Los costos de inversioacuten inicial incluyen diversos iacutetems como los materiales utilizados para la fabricacioacuten completa del SPB desde el proceso de movimiento de tierra con maquinaria pesada la instalacioacuten de la membrana impermeable el disentildeo e ingenieriacutea calculista instalacioacuten de tuberiacuteas compra e instalacioacuten de equipos (motores yo generadores calderas etc) y la mano de obra necesaria para el proceso Los costos para cada tramo de nuacutemero de vacas en ordentildea en estudio seraacuten presentados en la tabla 25
Para simplifi car el anaacutelisis se utilizoacute soacutelo un biodigestor de estructura fl exible pues es la tecnologiacutea que mejor se encuadra en este rango de tamantildeos no obstante es esperable que a medida que variacutee el nuacutemero de vacas pueda aumentarse tambieacuten el grado de tecnifi cacioacuten lo que implicariacutea variaciones no proporcionales en los costos
Tramos Ndeg Vacas Inversioacuten Inicial 1 a 10 2500000
11 a 25 6500000
26 a 50 12300000
51 a 100 15000000
101 a 300 60000000
Tabla 25 Costos de inversioacuten privada
Fuente Elaboracioacuten propia
64Tramos Ndeg Vacas Costo Mantencioacuten Anual ($) 1 a 10 50000
11 a 25 80000
26 a 50 150000
51 a 100 200000
101 a 300 1000000
Tabla 26 Costos de mantencioacuten privada
Para el caso de la lecheriacutea de 70 vacas la inversioacuten inicial privada bruta (iva incluido) es de $15000000 Por su parte si se desglosa eacuteste iacutetem del total de la inversioacuten inicial del SPB el costo neto de los materiales es de aproximadamente un 80 ($10084034) y lo restante corresponde a mano de obra A modo de simplificar el anaacutelisis se usaron cifras estimadas
Visto de otro modo
$15000000 de inversioacuten inicial privada bruta iva incluido$(15000000 x 08)119=$10084034 Inversioacuten neta en materiales$(15000000 x 02)=$3000000 Costo en mano de obra$15000000-$3000000=$12000000 Costo bruto en materiales
425 Costos de operacioacuten y mantencioacuten
Se refieren a los costos de funcionamiento a lo largo de la vida uacutetil del SPB y corresponden al valor de las acciones de revisioacuten diaria por parte del personal a cargo los costos asociados a la reparacioacuten de instalaciones repintado anticorrosivos reparaciones de membranas anclajes pernos yo cualquier artefacto fiacutesico que sea parte del SPB
La mantencioacuten de este tipo de SPB requiere en promedio 15 minutos diarios de dedicacioacuten por parte del operario lo que respecta al personal que mantiene la sala de ordentildea y la limpieza de los patios no se considera pues esta labor se debe realizar con o sin SPB El operario debe realizar una inspeccioacuten visual cada diacutea de la instalacioacuten para prevenir que se atasque alguna tuberiacutea de entrada o salida que no existan fugas de biogaacutes o de biol Una labor demandante de tiempo pero que se realiza de 2 a 4 veces por antildeo es la limpieza de los decantadores que es una operacioacuten que se debe realizar con pala a mano o mecaacutenica y para efectos de caacutelculo la valorizacioacuten se realiza en horas hombre
426 Evaluacioacuten y sensibilizacioacuten privada de la inversioacuten
Para realizar la evaluacioacuten privada y sensibilizacioacuten del anaacutelisis de la lecheriacutea estudiada en el caso se consideran los siguientes supuestos
Dependiendo del combustible
utilizado actualmente se
determina el monto de inversioacuten inicial
por efecto del ahorro econoacutemico
generado por la sustitucioacuten de la
fuente de energiacuteaFuente Elaboracioacuten propia
65
bull Inversioacuten Total de construccioacuten de un SPB $15000000bull Precio de Kcal de lentildea= $0007bull Precio kg GLP $950bull Precio Kwh $100bull Precio metro lentildea $15000bull Tasa de descuento utilizada 10 12 15bull No se considera creacutedito por parte del privado (no opera la incorporacioacuten de la
cuenta intereses financieros)bull Amortizacioacuten realizada a 10 antildeosbull Horizonte de evaluacioacuten 20 antildeosbull Se evaluacutea con ahorro de alternativas de utilizacioacuten de lentildea y GLPbull El costo de materiales corresponde aproximadamente a un 80 de la inversioacuten
inicialbull El costo de mano de obra corresponde aproximadamente a un 20 de la inversioacuten
inicialbull Se asume un incremento del 3 anual para los costos de mantencioacutenbull No se aplica ahorro de impuestos por fundamentos contables que rigen en la
legislacioacuten tributaria vigente
Al efectuar la evaluacioacuten de la inversioacuten utilizando los supuestos indicados se puede sentildealar que la implementacioacuten de un SPB evaluado en un horizonte de 20 antildeos genera baja rentabilidad (del orden del 46) y una recuperacioacuten de Capital lenta (142 antildeos) lo que hace poco interesante la inversioacuten (ver Anexo 78)
Sin embargo considerando la generacioacuten de externalidades positivas las que se abordaraacuten con maacutes detalle en el capiacutetulo siguiente se ha considerado pertinente analizar escenarios que contemplen subsidio puacuteblico los que ademaacutes de rentabilizar
66
70 Vacas Antildeo 0 Antildeo 1 Antildeo 2 Antildeo 3 Antildeo 4 Antildeo 5 Antildeo 20Ingresos Ahorro lentildea $420000 $432600 $445578 $458945 $472714 $736473Excedentes $79040 $81411 $83854 $86369 $88960 $138597Beneficios Totales $499040 $514011 $529432 $545314 $561674 $875070 Costos Costo mantencioacuten -$200000 -$206000 -$212180 -$218545 -$225102 -$350701Valor residual $0 $0 $0 $0 $0 $1500000Inversioacuten inicial -$15000000 Subsdio $12692000 Aporte privado (a) -$2308000 Costos Totales -$200000 -$206000 -$212180 -$218545 -$225102 $1149299Flujo Neto -$2308000 $299040 $308011 $317252 $326769 $336572 $2024368Flujo Neto Acumulado $0 $299040 $607051 $924303 $1251072 $1587644 $9535317
Sensibilizacioacuten VANVAN 10 $1040075
VAN 12 $548052
VAN 15 $648
TIR 1500
Para el caso de la lentildea por ser un combustible de menor valor de mercado el aporte de capital maacuteximo efectuado por el inversionista para conseguir una rentabilidad del 15 es de $2308000 y el subsidio puacuteblico debe ser del orden del 85 de la Inversioacuten inicial con lo que se genera una recuperacioacuten del capital privado a los 69 antildeos
En la Tabla siguiente se realiza el ejercicio considerando la evaluacioacuten para la misma lecheriacutea del caso pero asumiendo que se utiliza como combustible a sustituir GLP
Tabla 27 Determinacioacuten del aporte privado y subsidio puacuteblico considerando sustitucioacuten de lentildea (TIR 15)
En el caso del GLP por
tratarse de un combustible
de mayor valor comercial que la
lentildea la sustitucioacuten posee un impacto
mayor en la disminucioacuten de los
costos
socialmente la inversioacuten desde el punto de vista del inversionista privado al disminuir su aporte a la inversioacuten inicial permite incrementar la rentabilidad de su capital y disminuir el periacuteodo de recuperacioacuten del mismo
En virtud de lo anterior y utilizando los mismos paraacutemetros de la evaluacioacuten realizada a continuacioacuten se presentan tres ejercicios de anaacutelisis de la rentabilidad del capital aportado por el inversionista para lo cual se incorporan diferentes niveles de subsidio puacuteblico de manera de hacer maacutes atractiva la inversioacuten privada tanto para casos de sustitucioacuten de lentildea como de GLP por ser combustibles representativos del consumo energeacutetico del segmento de productores analizados
(a) Corresponde al monto de inversioacuten al que el VAN se hace cero o se acerca a este valor
Fuente Elaboracioacuten propia(Ver anexo 78)
67
70 Vacas Antildeo 0 Antildeo 1 Antildeo 2 Antildeo 3 Antildeo 4 Antildeo 5 Antildeo 20Ingresos Ahorro GLP $98895000 $1018619 $1049177 $1080652 $1113072 $1734130Excedentes $79040 $81411 $83854 $86369 $88960 $138597Beneficios Totales $1067990 $1100030 $1133031 $1167022 $1202032 $1872727 Costos Costo mantencioacuten -$200000 -$206000 -$212180 -$218545 -$225102 -$350701Valor residual $0 $0 $0 $0 $0 $1500000Inversioacuten inicial -$15000000 Subsidio $8475000 Aporte privado (a) -$6525000 Costos Totales -$200000 -$206000 -$212180 -$218545 -$225102 $1149299Flujo Neto -$6525000 $867990 $894030 $920851 $948476 $976930 $3022026Flujo Neto Acumulado $0 $867990 $1762020 $2682870 $3631346 $4608277 $24823216
Sensibilizacioacuten VAN VAN 10 $2768871
VAN 12 $1469089
VAN 15 $1683
TIR 1500
Tabla 28 Determinacioacuten del aporte privado y subsidio puacuteblico considerando sustitucioacuten de GLP (TIR 15)
En el caso del GLP por tratarse de un combustible de mayor valor comercial que la lentildea la sustitucioacuten posee un impacto mayor en la disminucioacuten de los costos Esto permite efectuar un aporte de capital maacutes elevado y exigir al proyecto una rentabilidad al capital del 15 lo que para este caso en particular equivale a un aporte privado maacuteximo de $ 6525000 consiguiendo la recuperacioacuten del capital invertido en un periacuteodo de 69 antildeos Para tal efecto se requiere un subsidio puacuteblico miacutenimo del orden del 57 de la inversioacuten Inicial montos inferiores de subsidio generariacutean una rentabilidad del capital inferior al 15 exigido en este ejercicio
(a) Corresponde al monto de inversioacuten al que el VAN se hace cero o se acerca a este valor
Fuente Elaboracioacuten propia(Ver anexo 78)
En el siguiente ejercicio este mismo caso se sensibiliza considerando que existe un de subsidio menor al indicado previamente mostraacutendose la dependencia de este tipo de proyectos a los subsidios puacuteblicos para los SPB considerados en este estudio
68
Tabla 29 Determinacioacuten del aporte privado y subsidio puacuteblico considerando sustitucioacuten de GLP (TIR 10)
70 Vacas Antildeo 0 Antildeo 1 Antildeo 2 Antildeo 3 Antildeo 4 Antildeo 5 Antildeo 20Ingresos Ahorro GLP $98895000 $1018619 $1049177 $1080652 $1113072 $1734130Excedentes $79040 $81411 $83854 $86369 $88960 $138597Beneficios Totales $1067990 $1100030 $1133031 $1167022 $1202032 $1872727 Costos Costo mantencioacuten -$200000 -$206000 -$212180 -$218545 -$225102 -$350701Valor residual $0 $0 $0 $0 $0 $1500000Inversioacuten inicial -$15000000 Subsidio $5708000 Aporte privado (a) -$9292000 Costos Totales -$200000 -$206000 -$212180 -$218545 -$225102 $1149299Flujo Neto -$9292000 $867990 $894030 $920851 $948476 $976930 $3022026Flujo Neto Acumulado $0 $867990 $1762020 $2682870 $3631346 $4608277 $24823216
Sensibilizacioacuten VANVAN 10 $1871
VAN 12 -$1297911
VAN 15 -$2765317
TIR 1000
Al aplicar subsidios menores ademaacutes de incrementarse el aporte de capital privado la rentabilidad sobre el mismo disminuye Asiacute con niveles de subsidio a la inversioacuten inicial del orden del 38 para obtener una rentabilidad del 10 el aporte de capital debe ser de $9292000 extendieacutendose ademaacutes el periodo de recuperacioacuten hasta los 93 antildeos
Por uacuteltimo es necesario sentildealar que la sensibilizacioacuten realizada se acotoacute al tipo de caso sin embargo de acuerdo a experiencias instaladas en la zona sur de Chile este tipo de inversiones se rentabilizan mejor para los tramos de mayor cantidad de vacas donde existe una mayor generacioacuten de excedentes y se posibilita ademaacutes de la sustitucioacuten de energiacutea caloacuterica la generacioacuten de energiacutea eleacutectrica para autoabastecimiento
(a) Corresponde al monto de inversioacuten al que el VAN se hace cero o se acerca a este valor
Fuente Elaboracioacuten propia(Ver anexo 78)
Este tipo de inversiones se
rentabilizan mejor para los tramos de
mayor cantidad de vacas donde
existe una mayor generacioacuten de
excedentes y se posibilita ademaacutes
de la sustitucioacuten de energiacutea caloacuterica
la generacioacuten de energiacutea
eleacutectrica para autoabastecimiento
69
43 Externalidades y consideraciones para la evaluacioacuten social de un SPB
Para efectos de realizar el estudio de valorizacioacuten social o evaluacioacuten social de un proyecto de construccioacuten de un SPB es importante tener en cuenta que existen dos escenarios la situacioacuten sin proyecto y la situacioacuten con proyecto y la metodologiacutea seleccionada para su evaluacioacuten dependeraacute de quien efectuacutee la inversioacuten Si el financiamiento es privado se utilizaraacute la metodologiacutea de Costo-beneficio ahora si el financiamiento es de tipo puacuteblico seriacutea aconsejable realizarlo mediante la metodologiacutea de Costo-eficiencia El estudio social de eacuteste tipo de proyectos requiere de un anaacutelisis acabado distinto de la naturaleza de esta publicacioacuten razoacuten por la cual en este texto se considera de forma descriptiva una serie de externalidades positivas que la instalacioacuten de un SPB genera entre ellas
bull Disminucioacuten de oloresbull Disminucioacuten de vectores (insectos roedores etc)bull Disminucioacuten de la deforestacioacutenbull Menor emisioacuten de gas metano y disminucioacuten del efecto invernaderobull Control de malezasbull Estabilizacioacuten e higienizacioacuten de purines
Toda implementacioacuten de un SPB ademaacutes de generar ahorros energeacuteticos aporta beneficios que se desprenden de la naturaleza misma del proyecto y sus cualidades especiacuteficas bioloacutegicas
431 Disminucioacuten de olores y vectores
La disposicioacuten de los purines en los predios sin tratamiento genera olores que pueden durar varios diacuteas Esto eventualmente dependiendo de la cercaniacutea con poblados y otros predios puede generar problemas de convivencia con la comunidad los cuales podriacutean estar en desacuerdo con las emisiones de malos olores
Esto se debe principalmente a que se trata de materia orgaacutenica putrescible que genera compuestos derivados de la carga de microorganismos patoacutegenos presentes en los purines sin procesar
En base a la experiencia en los SPB que operan actualmente se ha determinado que la disposicioacuten en los campos de los purines tratados disminuyen significativamente los olores en comparacioacuten con purines frescos
432 Sustitucioacuten de lentildea menos deforestacioacuten
Debido a la generacioacuten de energiacutea de un SPB se puede sustituir diversas fuentes energeacuteticas y entre estas la lentildea constituye una fuente de energiacutea usada extensivamente por los pequentildeos agricultores quienes normalmente hacen fuego en calderas que a su vez calientan el agua con la cual realizan las labores de higiene de las herramientas y equipos de ordentildea La equivalencia energeacutetica seriacutea la siguiente
70
Un productor de 70 vacas consume unos 28 msup3 anuales La productividad sustentable de biomasa forestal (nativo) utilizada fue de 145 msup3 por hectaacuterea [28] Por lo tanto ahorrar 28 msup3 equivale a 187 ha de bosque no desforestado El ahorro de no cortar 187 ha equivale a poder vender en el mercado la lentildea ($15000 x 28=$420000) o bien no hacer uso del bosque y conservarlo
433 Menor emisioacuten de gas metano disminucioacuten del efecto invernadero
El uso de SPBs genera que el gas metano contenido en los purines sea procesado dentro de un espacio sellado para su posterior combustioacuten Se disminuyen los gases nocivos al reducir directamente la combustioacuten de lentildea y carboacuten para cocinar calentar agua calefaccionar o iluminar La combustioacuten del biogaacutes contribuye a la mitigacioacuten del calentamiento global ya que el principal constituyente del biogaacutes es el metano el cual su efecto invernadero es 21 veces maacutes contaminante que el dioacutexido de carbono CO2 Su combustioacuten es altamente recomendable pues la transformacioacuten de metano a CO2 en la combustioacuten baja en 21 veces el efecto invernadero por aacutetomo de carbono involucrado 434 Control de malezas
Los purines contienen semillas que no fueron desintegradas en el estoacutemago de los bovinos por lo cual si son dispuestos en las praderas sin procesar en un SPB estas semillas normalmente germinan y distribuyen nuevamente la maleza en el suelo haciendo maacutes difiacutecil el control por parte de los agricultores La presencia de maleza reduce la cantidad de especies nobles en las praderas destinadas a la alimentacioacuten animal disminuyendo su calidad nutritiva Con un SPB estas semillas son decantadas o descompuestas y se reduce casi totalmente su potencial de germinacioacuten final
435 Estabilizacioacuten e higienizacioacuten de purines
El principal peligro de disponer los purines frescos en un terreno agriacutecola son los agentes patoacutegenos que contiene la mezcla Sin embargo el proceso bioloacutegico de un SPB reduce significativamente la carga microbiana y de bacterias dependiendo de la temperatura y tiempo de retencioacuten Esto evita que los mismos animales se enfermen por consumir pasto o agua contaminada
436 Cumplimiento de normas medioambientales
Ante cualquier tipo de fiscalizacioacuten por parte de las autoridades sanitarias correspondientes La utilizacioacuten de un SPB fomenta indiscutiblemente el cumplimiento de las normas medioambientales
Contenido energeacutetico del biogaacutes 55Kwhmsup3 Equivalencia a GLP 1Kwh = 78gr Equivalencia en Petroacuteleo 1Kwh = 01 L Equivalencia en lentildea 1Kwh = 850 Kcal (dependiendo del tipo de bosque y humedad)
Tabla de equivalencia energeacutetica
71
En caso de estar bajo incumplimiento de la norma medioambiental de disposicioacuten de RILES y ser fiscalizado el predio por la autoridad competente las multas pueden llegar hasta los $50000000 (cincuenta millones de pesos)
437 Criterios de evaluacioacuten social
En la evaluacioacuten social de proyectos se identifican tres meacutetodos costo-beneficio costo-eficiencia y costo-efectividad La teacutecnica utilizada dependeraacute del tipo de proyecto y de queacute tan factible sea cuantificar los beneficios Para el anaacutelisis costo-beneficio el principal indicador utilizado es el valor actual neto social que no es otra cosa que el flujo de beneficios y costos sociales traiacutedos a valor presente descontados por la tasa social de descuento donde para la determinacioacuten de beneficios y costos sociales se utilizan los denominados ldquoprecios socialesrdquo La aplicacioacuten de este meacutetodo presupone que es posible identificar y cuantificar todos los beneficios relevantes asociados al proyecto lo que obviamente no es trivial
Es precisamente cuando esto no ocurre que se privilegian otras teacutecnicas aunque estas metodologiacuteas alternativas tambieacuten pueden ser aplicadas en contextos en que simplemente se opta por no medir los beneficios en el entendido que eacutestos de todos modos superaraacuten los costos Una posibilidad es el meacutetodo de costo-eficiencia donde el eacutenfasis se pone en medir adecuadamente el costo de proyectos alternativos con beneficios similares lamentablemente no es frecuente contar con otros proyectos estrictamente comparables lo que limita su aplicacioacuten adecuada y la metodologiacutea de Costo-Efectividad que actualmente no es utilizada en el Sistema Nacional de Inversiones (Agostini y Razmilic 2015)
72
73
Eliana Sotomayor
5 NORMATIVA APLICABLE A PROYECTOS DE GENERACIOacuteN DE BIOGAacuteS
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El Sistema de Evaluacioacuten de
Impacto Ambiental (SEIA) es un
instrumento de gestioacuten ambiental
de caraacutecter preventivo
En Chile diversos oacuterganos de la Administracioacuten del Estado tienen competencias ambientales que dan lugar a permisos o pronunciamientos que deben ser obtenidos antes de emprender un proyecto de inversioacuten o modificar uno que esteacute en operacioacuten Desde marzo de 1994 existe en el paiacutes la Ley Ndeg 19300 sobre Bases Generales del Medio Ambiente que plantea entre otras cosas un Sistema de Evaluacioacuten de Impacto Ambiental (SEIA) el cual considera una serie de instrumentos de evaluacioacuten de caraacutecter preventivo respecto a las obras que se desarrollan en el territorio y el impacto que estas generan sobre el mismo De estos instrumentos posiblemente los maacutes importantes son el Estudio de Impacto Ambiental (EIA) y la Declaracioacuten de Impacto Ambiental (DIA) cuyas condiciones para el desarrollo de cada uno se sentildealan en el Articulo 10 y 11 de la ley respectivamente [38]
Sin embargo a pesar de toda la normativa vigente existe cierto desconocimiento respecto a si un proyecto o actividad debe someterse o no a dicho Sistema es por ello que se debe realizar previamente una Consulta de Pertinencia La pertinencia es la respuesta del oacutergano administrativo que aclara y determina cuaacutel es el procedimietnto legal para un proyecto Hay dos preguntas claves en materia ambiental La primera si el proyecto debe o no someterse al SEIA La segunda en caso que el proyecto deba ingresar al SEIA si debe hacerlo a traveacutes de una Declaracioacuten o de un Estudio de Impacto Ambiental [39]
Para el caso de sistemas agriacutecolas de menor tamantildeo cuya referencia se hace en este estudio la construccioacuten y funcionamiento de Sistemas Prediales de Biodigestioacuten presentan impactos menores a los que hace referencia el SEIA y generalmente se encuentran asociados a actividades ya existentes de manejo de residuos por lo cual no deben ingresar al SEIA y soacutelo requieran tramitar sus Permisos Ambientales Sectoriales (PAS) a traveacutes de los organismos vinculados a cada permiso
La magnitud de los potenciales impactos que pueda producir una planta de biogaacutes dependeraacute del tipo de sustratos utilizados (tipo de biomasa y su manejo) del tamantildeo de la planta (flujo de sustrato y digestato y cantidades almacenadas) y su cercaniacutea a centros poblados reservas de agua aacutereas protegidas o bienes ambientales en general[5] Es por ello que la normativa de caraacutecter ambiental y los PAS aplicables a un proyecto o actividad especiacutefico deben determinarse caso a caso siendo responsabilidad de cada titular evaluar su aplicacioacuten de acuerdo a las caracteriacutesticas y localizacioacuten del proyecto Para ello se hace fundamental realizar previamente la Consulta de Pertinencia
Sin perjuicio de lo anterior a continuacioacuten se sentildealan los PAS y las normativas ambientales que podriacutean aplicar para proyectos de generacioacuten produccioacuten y distribucioacuten de biogaacutes sentildealados en este estudio
De acuerdo al Nuevo Reglamento SEIA Decreto 402013 Titulo VII De los permisos y pronunciamientos ambientales sectoriales Permisos Ambientales Mixtos se deben considerar pertinentes los siguientes artiacuteculos[40]
- PAS 138 Aguas Servidas (ex PAS 91) Para la construccioacuten reparacioacuten modificacioacuten y ampliacioacuten de cualquier obra puacuteblica o particular destinada a la evacuacioacuten tratamiento o disposicioacuten final de desaguumles aguas servidas de cualquier naturaleza (artiacuteculo 138 RSEIA)
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- PAS 139 RILEs (ex PAS 90) Para la construccioacuten reparacioacuten modificacioacuten y ampliacioacuten de cualquier obra puacuteblica o particular destinada a la evacuacioacuten tratamiento o disposicioacuten final de residuos industriales o mineros (artiacuteculo 139 RSEIA)
- PAS 140 Residuos (ex PAS 93) Para la construccioacuten reparacioacuten modificacioacuten y ampliacioacuten de cualquier planta de tratamiento de basuras y desperdicios de cualquier clase o para la instalacioacuten de todo lugar destinado a la acumulacioacuten seleccioacuten industrializacioacuten comercio o disposicioacuten final de basuras y desperdicios de cualquier clase (artiacuteculo 140 RSEIA)
En cuanto a las normativas ambientales pertinentes a proyectos de generacioacuten de biogaacutes en este estudio se consideran las siguientes
- Norma Chilena sobre Plantas de Digestioacuten Anaeroacutebica - Disentildeo y Operacioacuten (PRNCh3381) a mayo del 2016 se encuentra en proceso de estudio por parte del comiteacute teacutecnico Esta norma establece una clasificacioacuten para las plantas de digestioacuten anaeroacutebica de acuerdo a
- Tipo de materia prima [5] Materias primas de residuos de animales que requieren proceso de higienizacioacuten Materias primas provenientes de residuos vegetales que no requieren proceso de higienizacioacuten
- Tipo de fermentacioacuten empleada
Fermentacioacuten seca los procesos de fermentacioacuten seca generan biogaacutes y el digestato que puede ser aplicado como mejorador de suelos
Fermentacioacuten liacutequida Los procesos de fermentacioacuten liacutequida generan junto con el biogaacutes un efluente que se debe descargar al alcantarillado o a aguas superficiales Ademaacutes determina el tamantildeo de la planta Pequentildeas plantas de digestioacuten anaeroacutebica con una potencia instalada menor o igual a 60kw Plantas medianas de digestioacuten anaeroacutebica con una potencia instalada mayor a 60kw y menor o igual a 300kw Grandes plantas de digestioacuten anaeroacutebica con una capacidad instalada mayor a 300kw
- Norma Teacutecnica de Calidad del Digestato (NCh33752015) La norma sobre disentildeo y operacioacuten de plantas de digestioacuten anaeroacutebica establece que es indispensable para su aplicacioacuten el reconocimiento de esta norma Su vigencia se inicia el 27082015 y tiene por objetivo establecer los requisitos de calidad de los productos obtenidos a partir del proceso de digestioacuten anaeroacutebica (digestato) para su aplicacioacuten en suelos y el tipo de sustrato que puede ser sometido a eacuteste proceso
En cuanto a la seguridad de instalaciones de biogaacutes actualmente no existe una normativa oficial en Chile hasta la fecha soacutelo se ha presentado un documento a consulta puacuteblica para la aprobacioacuten del reglamento Este reglamento espera ser promulgado el 2017 y establece los requisitos miacutenimos de seguridad que deberaacuten cumplir las instalaciones de biogaacutes cuya produccioacuten es con fines energeacuteticos en las etapas de disentildeo construccioacuten operacioacuten mantenimiento reparacioacuten modificacioacuten
Norma Teacutecnica de Calidad
del Digestato (NCh33752015)
La norma sobre disentildeo y operacioacuten de plantas
de digestioacuten anaeroacutebica
establece que es indispensable
para su aplicacioacuten el
reconocimiento de eacutesta
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inspeccioacuten y teacutermino definitivo de operaciones En este documento auacuten en traacutemite de aprobacioacuten se expresa la distancia miacutenima que debe existir entre las edificaciones y equipos Determina tambieacuten los paraacutemetros de seguridad de acuerdo al tamantildeo de las instalaciones el cual se encuentra definido en la normativa respectiva (PRNCh3381) Ademaacutes establece que en el disentildeo y construccioacuten se debe tener en cuenta el uso de materiales adecuados para el manejo del biogaacutes la proteccioacuten de tuberiacuteas la limpieza del gas y la hermeticidad del proceso entre otros [31]
Finalmente se describen los procedimientos para determinar la composicioacuten del gas donde el porcentaje miacutenimo vv de metano es de 50 Ademaacutes se indica que se debe mantener registro de las composiciones y documentacioacuten de respaldo Tambieacuten el reporte de accidentes e incidentes que se debe realizar en a lo menos 24 hr donde se solicita un informe con un plazo de 30 diacuteas para instalaciones medianas y grandes [30]
Cabe destacar que estas medidas de seguridad estaacuten en proceso de modificacioacuten por lo que es indispensable determinar la normativa actualizada por cumplir en el momento que se realice el proyecto de biogaacutes ademaacutes de tener en cuenta que en Chile se estaacute en proceso de desarrollo de la normativa En la tabla 30 a continuacioacuten se revisan algunas de las especificaciones legales que actualmente son aplicables a proyectos de biogaacutes [31]
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Tabla 30 Especificaciones legales que actualmente son aplicables a proyectos de biogaacutes
Etapa de produccioacuten
Produccioacuten
Almacenamiento
Tratamiento depuracioacuten
Transporte-distribucioacuten
Uso en instalaciones fijas
Existente aplicableLey 18410 (Gasobtencioacuten y produccioacuten distribucioacuten de energiacutea eleacutectrica) DFL 3231931 (Ley de servicios de Gas) Art 41 Art 48 1357 y 8 Art 53 sanciones Art55 (medidas cautelares de seguridad) DSS 59499 (condiciones sanitarias y ambientales de trabajo)
Ley 18410 (Gasobtencioacuten y produccioacuten distribucioacuten de energiacutea eleacutectrica) DSE 672004 (Reglamento de servicio de gas de red) DSS-59499 (condiciones sanitarias y ambientales de trabajo)
DSS 59499 (condiciones sanitarias y ambientales de trabajo)
DSE-2802009 (Reglamento de seguridad para el transporte y distribucioacuten de gas de red) DSE 672004 (Reglamento de servicio de gas de red) DSS 59499 (Condiciones sanitarias y ambientales de trabajo)
DSE-19195 (Reglamento de instaladores de gas) DSE-29805 (reglamento para la certificacioacuten de productos eleacutectricos y combustibles) OC-643302 DSS 59499 (Condiciones sanitarias y ambientales de trabajo)
DST-21191 (Normas sobre emisiones de vehiacuteculos motorizados Livianos) DST 5494 (Normas de emisioacuten aplicables a vehiacuteculos motorizados medianos) NCh 3213 Of 2010 (biometano ndash especificaciones) DSS 59499 (condiciones sanitarias y ambientales de trabajo)
Normativa auacuten sin referenciar al biogaacutesDFL 32331 Art 10 (ubicacioacuten plantas y gasoacutemetros)
DFL 32331 Art 10 (ubicacioacuten plantas y gasoacutemetros)
NCh2264Of2009 (Gas natural - especificaciones) NCh 3213Of2010 (biometano ndash especificaciones)
DSE-662007 (Reglamento de instalaciones interiores y medidores de gas) RE 207609 (Protocolos para la certificacioacuten inspeccioacuten perioacutedica y verificacioacuten de la conversioacuten de instalaciones interiores de gas) RE-125009 (Procedimiento para la autorizacioacuten y control de entidades de certificacioacuten de instalaciones interiores de Gas)RE-36808 (Declaracioacuten de instalacioacuten de centrales teacutermicas)
DST-5588 (Normas de emisioacuten aplicables a vehiacuteculos motorizados pesados) DST-21191(Normas sobre emisiones de Vehiacuteculos motorizados livianos) RE-6500 (Certificacioacuten de vehiacuteculos a gas Subsecretariacutea de Transporte)
Uso en vehiacuteculos motorizados
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79
6 CONCLUSIONES GENERALES
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Del presente estudio exploratorio se desprende que el potencial para generar biogaacutes con residuos orgaacutenicos del sector agropecuario en la Regioacuten de los Riacuteos es auspicioso y representa una oportunidad para aportar y al mismo tiempo diversificar la matriz energeacutetica de la regioacuten asiacute como para contribuir en la gestioacuten de residuos del sector avanzando en las metas regionales de sustentabilidad
La produccioacuten de biogaacutes constituye para la regioacuten una alternativa teacutecnica y socialmente valiosa como solucioacuten a la dependencia en el uso de combustibles foacutesiles y del recurso bosque nativo para la obtencioacuten de lentildea Existen hoy en diacutea proyectos exitosos en desarrollo y alternativas tecnoloacutegicas que funcionan dentro de las condiciones ambientales de la Regioacuten adaptaacutendose a los requerimientos y capacidad de los distintos recursos disponibles e instalaciones agropecuarias existentes
De acuerdo a las estimaciones realizadas en el presente estudio la digestioacuten anaeroacutebica de residuos de la agroindustria de la regioacuten presenta un potencial de produccioacuten de biogaacutes cercano a los 403 millones de msup3antildeo equivalentes a 242000 GWh de energiacutea bruta
Los principales sustratos corresponden a 53 la industria del queso (suero) 23 a lecheriacuteas (purines) y 18 a ferias ganaderas (estieacutercol-puriacuten)
En teacuterminos de la sustitucioacuten de energiacutea caloacuterica en base a lentildea la generacioacuten de calor potencial equivale al calor entregado por 104500 msup3 de lentildea (usando eficiencia de estufa de doble caacutemara) o bien a 18000 toneladas de gas licuado Esto es significativo dado que equivale al 6 del consumo actual de lentildea en la Regioacuten de Los Riacuteos
Respecto a la generacioacuten de energiacutea eleacutectrica y considerando el total teoacuterico regional correspondiente al 100 del biogaacutes utilizado en sistemas de cogeneracioacuten el potencial eleacutectrico maacuteximo corresponderiacutea a 80600 MWh o el equivalente a una potencia constante de 92 MW lo que equivale al 146 del consumo regional Esta cogeneracioacuten entregariacutea 96700 GWh como calor residual aprovechable
Conclusiones
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En relacioacuten al potencial de cambios tecnoloacutegicos innovadores la adopcioacuten de biodigestores domiciliarios en el territorio rural en conjunto con el uso de cocinas a biogaacutes especialmente en el aacutembito de la agricultura familiar campesina se vislumbra como una prometedora tecnologiacutea que podriacutea disminuir de manera importante la demanda de lentildea GLP o electricidad para cocinar permitiendo mejorar ciertos estaacutendares de comodidad y al mismo tiempo optimizar la gestioacuten de residuos orgaacutenicos tanto agropecuarios como domeacutesticos ademaacutes de su contribucioacuten a la conservacioacuten del bosque nativo
Respecto a las externalidades positivas no fue posible cuantificarlas por falta de informacioacuten y estudios regionales al respecto sin embargo se mencionan y describen como parte de este estudio Aun asiacute se destaca la importancia de avanzar en la estimacioacuten del impacto social y ambiental para favorecer su aprobacioacuten por parte de la comunidad rural y los tomadores de decisiones involucrados
Bajo las condiciones y valores de inversioacuten actual (que no considera las externalidades positivas) y seguacuten el anaacutelisis econoacutemico realizado a 20 antildeos no resulta econoacutemicamente atractivo la instalacioacuten de un SPB en los distintos segmentos estudiados De acuerdo al anaacutelisis realizado y en consideracioacuten a las externalidades identificadas las alternativas analizadas sugieren escenarios donde se justificariacutea la aplicacioacuten de subsidios Sin embargo se requiere profundizar dichos anaacutelisis considerando las diversas situaciones productivas y tecnoloacutegicas existentes asiacute como diferentes opciones de financiamiento tales como postulacioacuten a proyectos programas o subsidios puacuteblicos de asociaciones gremiales incentivos asociativos entre otros
Finalmente el resultado de este estudio permitiraacute a agricultores teacutecnicos y profesionales del aacutembito puacuteblico y privado contar con un documento de consulta que contiene informacioacuten detallada del potencial de biogaacutes disponible a partir de los residuos generados por la actividad agroindustrial en la regioacuten abriendo importantes posibilidades a la generacioacuten de energiacutea limpia no contaminante y de mayor eficiencia energeacutetica con el consiguiente aporte al desarrollo sustentable de la actividad agropecuaria en la Regioacuten de Los Riacuteos
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7 ANEXOS
71 Anaacutelisis comparativo entre puriacuten crudo y digestadoComparacioacuten de contenido nutricional
A continuacioacuten se presenta un anaacutelisis comparativo del contenido nutricional de purines previo y posterior al paso por un biodigestor
Anaacutelisis del puriacuten sin biodigestioacuten
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Anaacutelisis del puriacuten con biodigestioacuten
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72 Anaacutelisis de residuos de fosas seacutepticas tratados con biodigestioacutenA continuacioacuten se presenta un anaacutelisis de un digestato cuya biomasa de entrada incluyoacute aguas servidas Puede apreciarse que los patoacutegenos se encuentran disminuidos estando por debajo del liacutemite de deteccioacuten
85
Paraacutemetro Flujo residuos sup1 Total sup2 Total sup2 (msup3 diacutea sup1 ) (kg MS diacutea sup1 ) (ton MS antildeo sup1 ) DBO5 2064 75327Soacutelidos Suspendidos 650 1194 436Aceites y Grasas 407 149TOTAL 1601 585
73 Caacutelculo de potenciales de biomasa y energiacutea731 Datos referenciados
Tabla 31 Potencial de produccioacuten de biogaacutes por animal [32]
Sustrato MS ()[33] MOS()[34] Rdto biogaacutes (msup3t MOS] [34] Contenido CH4 (vol )[34]
Suero 6 80 95 800 950 60 80
Tabla 32 Materia seca materia orgaacutenica rendimiento de biogaacutes y contenido de metano para el suero de leche
Tabla 33 Generacioacuten diaria y anual de residuos en materia seca expresados en kg por diacutea y toneladas por antildeo para FRIVAL
Fuente sup1Datos presentados por la planta en el SEIA (2005) y 2Altaner (2009)
Fuente Elaboracioacuten propia
Fuente Deublein D and Steinhauser A (eds) (2008) Gas Preparation in Biogas from Waste and Renewable Resources An Introduction Wiley-VCH Verlag GmbH amp Co KGaA Weinheim Germany doi 1010029783527621705ch3f
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Tabla 34 Valores de DBO5 soacutelidos suspendidos totales y aceites y grasas presentes en los RILes generados en la planta FRIVAL
Paraacutemetro Promedio ponderado (mg L sup1 ) Promedio ponderado (kg mmacrsup3 ) Carga maacutexima diaria (kg diacutea )DBO5 3175 3175 1515Soacutelidos Suspendidos 1837 1837 876Aceites y Grasas 626 0626 299
Paraacutemetro Flujo residuos sup1 Total sup2 Total sup2 (msup3 antildeo sup1) (kg antildeo sup1) (ton antildeo sup1)Soacutelidos Suspendidos 12031 22101 221Aceites y Grasas 7531 75TOTAL 29632 296
Fuente SEIA (2005)
Tabla 35 Volumen y materia seca de residuos generados por planta FRIGOBAL al antildeo
Fuente sup1 Vermehren [19] en base a SISS (2012) y sup2 Declaracioacuten de impacto ambiental planta FRIVAL [24]
732 Encuestas y entrevistas a actores relevantes
Se realizaron encuestas y entrevistas a productores de los rubros analizados con el propoacutesito de conocer la capacidad de generacioacuten de residuos y la demanda energeacutetica de sus procesos productivos
Ademaacutes se realizaron entrevistas formales a los expertos de diferentes sectores tanto empresas consultores privados sector acadeacutemico e instituciones gubernamentales entre otras que permitieron tener una visioacuten global de los diferentes sistemas productivos analizados en este estudio
733 Encuesta productores de leche (Segmento de 0-10 vacas en ordentildea)
Predio 1
El predio se encuentra ubicado en el sector de Choroico a 14 km de la comuna de Riacuteo Bueno La superficie total es de 10 heacutectareas de las cuales 7 corresponden a la unidad de negocio lecheriacutea y 3 son destinadas a la crianza de terneros La empresa cuenta con un equipo de ordentildea de 2 unidades no posee liacutenea de leche y no posee estanque enfriador Entrega en tarro
La raza predominante es Overo Colorado posee 8 vacas masas 5 vacas en ordentildea y 3 vacas secas Realiza dos ordentildeas al diacutea Los meses de mayo a septiembre no ordentildea Durante la temporada 2014 entregoacute 7300 litros de leche Las vacas estaacuten en promedio 3 horas en el patio de espera
Predio 2
El predio se encuentra ubicado en el sector de Cayurruca a 24 km de la comuna de Riacuteo Bueno La superficie total es de 20 hectaacutereas siendo la totalidad de la superficie destinada al rubro de leche 15 hectaacutereas corresponden a la unidad de negocio lecheriacutea y 5 corresponden a la unidad de negocio crianza La empresa cuenta con un equipo de ordentildea de 2 unidades no posee liacutenea de leche y cuenta con un estanque enfriador de 650 litros Realiza dos ordentildeas al diacutea
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La raza predominante del rebantildeo es Overo Negro y Holstein fresian El total de vaca masa es de 16 y tiene en ordentildea un promedio anual de 8 Posee 4 vacas secas
Durante la temporada 2014 Bruno entregoacute 35946 litros a planta No ordentildeoacute durante los meses de julio y agosto Las vacas estaacuten en promedio 4 horas en el patio de espera No tiene pozo purinero
734 Encuesta productores de leche (Segmento de 10-25 vacas en ordentildea)
Predio 1El predio se encuentra ubicado en el sector de Choroico a 20 kiloacutemetros de la comuna de Riacuteo Bueno La superficie total del predio es de 39 hectaacutereas de las cuales 20 estaacuten destinadas al rubro de la leche De eacutestas 13 hectaacutereas corresponden a la unidad de negocio lecheriacutea y 7 a la unidad de negocio crianza La empresa cuenta con un equipo de ordentildea de 2 unidades no posee liacutenea de leche y no posee tanque enfriador La sentildeora Alicia entrega leche en tarro
La raza de su rebantildeo es Overo Negro y Overo Colorado El total de vacas masas es de 29 y tiene un promedio de 24 vacas en ordentildea En promedio al antildeo tiene 6 vacas secas y 19 terneros Realiza 2 ordentildeas Durante la temporada 2014 la sentildeora Alicia comercializoacute un total de 78720 litros de leche En promedio las vacas estaacuten 4 horas en el patio de espera
Predio 2El predio se encuentra ubicado en el sector de Futahuente a 50 kiloacutemetros de la ciudad de Riacuteo Bueno La superficie total del predio es de 21 hectaacuterea de las cuales 15 corresponden a la unidad de negocio lecheriacutea y 5 a la unidad crianza La empresa cuenta con un equipo de ordentildea de 4 unidades posee liacutenea de leche y estanque enfriador de 570 litros
La raza predominante del rebantildeo lechero es Jersey Overo Negro y Overo Colorado El total de vacas masa son 20 en ordentildea tiene 16 y 4 vacas secas en promedio al antildeo
Realiza dos ordentildeas La produccioacuten de leche durante la temporada 2014 fue de 76830 litros En promedio las vacas estaacuten 4 horas en el patio de espera
735 Encuesta productores de leche (Segmento de 50-100 vacas en ordentildea)
Predio 1El predio se encuentra ubicado en el sector de Folilco a 35 kiloacutemetros de la comuna de Riacuteo Bueno La superficie total es de 342 hectaacutereas propias y 26 arrendadas
La superficie destinada al rubro de leche es de 602 hectaacutereas de las cuales 442 corresponden a la unidad de negocio lecheriacutea y 16 a la unidad de negocio crianza La empresa cuenta con un equipo de ordentildea de 6 unidades posee liacutenea de leche y estanque enfriador de 2400 litros
La raza predominante del rebantildeo lechero es Overo Colorado El total de vacas masa es de 117 de las cuales 84 estaacuten en ordentildea El nuacutemero de vacas secas en promedio son 31 Las vacas se encuentran en el patio de espera 4 horas aproximadamente Siacute posee pozo purinero
88
74 Encuesta ferias de ganado741 Encuesta Tattersall de Riacuteo Bueno
bull Capacidad maacutexima de cabezas en la feria 2500 cabezas promediobull Cantidad promedio de cabezas que existen en un determinado tiempo en el recinto Esta informacioacuten aparece en la paacutegina
web de la feria
bull Porcentaje de tipo de animales (vaquilla novillo bueyes etc) en un determinado periacuteodo de tiempo Esta informacioacuten aparece en la paacutegina web de la feria
bull Permanencia promedio de animales en el recinto Los animales pueden permanecer simplemente 2 a 3 horas como miacutenimo y como maacuteximo 48 horas Pero lo normal es que el animal se encuentre en el recinto aproximadamente 24 horas
742 Procedimiento para deshacerse de los desechos (bostas y purines)
bull Bostas Despueacutes de ponerle aserriacuten a los corrales las bostas son extraiacutedas con pala y trasladadas con carretilla a un lugar especiacutefico del recinto para que luego semanalmente sean trasladadas a Curarrehue
bull Purines (Juan Carrasco) Los purines despueacutes del manguereo y tambieacuten con ayuda de la pendiente llegan a los desaguumles los cuales estaacuten proacuteximos a los corrales para posteriormente ser conducidos a una planta procesadora que realiza un filtrado separando los soacutelidos de los liacutequidos Los soacutelidos son trasladados al recinto donde son acumuladas las bostas y los liacutequidos caen en el alcantarillado
743 Cantidad promedio de desechos (bostas y purines) en un determinado tiempo
bull Desechos soacutelidos Potencialmente 4000 Kg a 6000kg
bull Desechos liacutequidos No tienen cifras especiacuteficas ya que son desprendidos en el alcantarillado
744 Encuesta FEGOSA Paillaco (Carlos Rocha)
bull Capacidad maacutexima de cabezas en la feria 1700 cabezas promedio
bull Cantidad promedio de cabezas que existen en un determinado periodo de tiempo en el recinto Esta informacioacuten aparece en la paacutegina web de la feria
bull Porcentaje de tipo de animales (vaquilla novillo bueyes etc) en un determinado periodo de tiempo Esta informacioacuten aparece en la paacutegina web de la feria
bull Permanencia promedio de animales en el recinto Los animales pueden irse de inmediato o permanecer como maacuteximo 48 horas Pero lo normal es que el animal se encuentre en el recinto aproximadamente 24 horas
745 Procedimiento para deshacerse de los desechos (bostas y purines)
bull Bostas Despueacutes de ponerle aserriacuten a los corrales las bostas son extraiacutedas con pala y trasladadas con carretilla a un lugar especiacutefico del recinto para que luego semanalmente sean trasladadas a Curarrehue
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bull Purines Los purines despueacutes del manguereo y tambieacuten con ayuda de la pendiente llegan a los desaguumles los cuales estaacuten proacuteximos a los corrales Posteriormente son conducidos a 2 pozos purineros de capacidad de 10000 litros cada uno Una vez llenos son traslados por un camioacuten de FEROSOR a una planta procesadora en Puerto Montt
746 Cantidad promedio de desechos (bostas y purines) en un determinado tiempo
bull Desechos soacutelidos Potencialmente 3000 Kg a 4000kg bull Desechos purines Potencialmente 20000 litros entre 1 a 2 semanas tendriacutea que ser trasladado por FEROSOR
75 Entrevista criaderos de aves751 Agriacutecola y aviacutecola ciudad de Valdivia La Aviacutecola se dedica a la venta de insumos agriacutecolas y a la venta de aves de carne y ponedoras El criadero se encuentra ubicado en las dependencias comerciales de la aviacutecola La capacidad maacutexima del recinto es de aproximadamente 2000 aves El mayor porcentaje de su produccioacuten estaacute orientado a la venta de pollos Broiler los que promedian el 80 del total Ademaacutes se comercializan gallinas y patos los cuales promedian 12 y 8 respectivamente
El mayor problema que presenta la aviacutecola en el proceso productivo es la calefaccioacuten de la sala donde se mantienen las aves El duentildeo de la empresa sentildeala que cuando iniciaron el negocio se usaban laacutemparas incandescentes a petroacuteleo pero con los antildeos las nuevas tecnologiacuteas y el cambio en la valorizacioacuten de los combustibles ha favorecido el uso de la calefaccioacuten en base a energiacutea eleacutectrica Actualmente el costo promedio mensual en electricidad para calefaccionar la sala de mantenimiento de las aves fluctuacutea entre los $400000 a los $500000 pesos
La empresa proyecta establecer caacutemaras incubadoras por lo cual estima que su consumo de energiacutea eleacutectrica aumentaraacute en un 20
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76 Entrevista productores de quesoNelson Pizarro Lago Ranco sector Huaimen (Ayudante del productor Juan Pizarro)
Sectores de ventaEn ferias de Corral Valdivia y Lago Ranco
Precio de venta del queso$4400kiloiquestSe dedica soacutelo a la produccioacuten de quesoSolamente queseriacuteaiquestCompra la leche o tiene sus propias vacasCompro la leche trabajando aproximadamente 1200 litros diariosiquestCuantos kilos de queso produce en un determinado tiempo150 kg ndash 140 kg de queso diario (15 quesos)iquestCuantos litros de suero produce en un determinado tiempo8 litros por kilo de quesoiquestDiariamente se produce 800-900 litros de sueroSe desprende aproximadamente el 80 del total de la lecheiquestLa calidad de la leche afecta a la produccioacuten de sueroSiacute afecta Cuando la leche es maacutes gruesa se desprende entre un 60 a un 70 del total de la lecheNatalia Unioacuten Lago Ranco sector CayurrucaSectores de ventaEn ferias de Valdivia y Lago Ranco
Precio de venta del queso$3500kiloiquestSoacutelo se dedica a la produccioacuten de quesoSolamente queseriacuteaiquestCompra la leche o tiene sus propias vacasCompro la leche trabajando aproximadamente 800 litros diariosiquestCuaacutentos kilos de queso produce en un determinado tiempo90 kg a 100 kg de queso diario (10 quesos)iquestCuaacutentos litros de suero produce en un determinado tiempo8 a 9 litros por kilo de quesoiquestDiariamente se produce 500 a 600 litros de sueroSe desprende aproximadamente entre 80 iquestLa Calidad de la leche afecta a la produccioacuten de sueroSi afecta cuando la leche es maacutes gruesa se desprende un 70 del total de la leche
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77 Encuesta industria cervezaSe realizaron entrevistas a 4 cerveceriacuteas artesanales de la Regioacuten todas localizadas en Valdivia Las cerveceriacuteas fueron
bull Cuello Negrobull 3 Puentesbull JBellobull El Growler
En general la entrevista recopiloacute los datos teacutecnico-productivos necesarios para la estimacioacuten del potencial de produccioacuten de biogaacutes de cada cerveceriacutea Adicionalmente se consultoacute sobre los planes de expansioacuten y la visioacuten de crecimiento del sector en el corto y mediano plazo
Al respecto Cerveza Cuello Negro pretende duplicar su produccioacuten en un plazo de aproximadamente dos antildeos El resto de las cerveceriacuteas consultadas si bien expresaron intensiones y visioacuten optimista respecto de su expansioacuten no especificaron metas o cantidades
Consultadas sobre su visioacuten acerca del potencial de crecimiento del sector cervecero artesanal Cristiaacuten Olivares de Cuello Negro afirmoacute que es virtualmente indefinido ldquoLa cerveza artesanal considerando Kunstmann y Kross acapara aproximadamente un 2 del mercado Considerando que en USA es del 15 la posibilidades de crecimiento son muy grandesrdquo destacoacute Misma opinioacuten expresoacute Javier Bello de Cerveza JBello ldquoLa cerveceriacutea artesanal tiene mucho potencial le estaacute quitando volumen a la cerveceriacutea industrial que hoy tiene maacutes del 90 del mercado Asiacute que son miles y miles de litrosrdquo enfatizoacute el emprendedor Finalmente Joel Driver de Cerveceriacutea El Growler tambieacuten considera que el potencial de crecimiento es enorme ldquoEn USA hay cerveceriacuteas artesanales que producen 20 veces lo que produce Kunstmann El mercado de USA igual es gigante pero aquiacute falta mucho todaviacutea tanto en la Regioacuten como en el paiacutes En ese sentido considerando el bajo porcentaje de las artesanales en el mercado de las cervezas cuesta mucho ponerse un liacutemiterdquo explicoacute
92
Tabla 36
Sensibilizacioacuten VANVAN 10 -$5706129VAN 12 -$7005911VAN 15 -$8473317TIR 460
Fuente Elaboracioacuten propia
Caso 70 Vacas Antildeo 0 Antildeo 1 Antildeo 2 Antildeo 3 Antildeo 4 Antildeo 5 Antildeo 6 Antildeo 7 Antildeo 8 Antildeo 9 Antildeo 10 Antildeo 11 Antildeo 12 Antildeo 13 Antildeo 14 Antildeo 15 Antildeo 16 Antildeo 17 Antildeo 18 Antildeo 19 Antildeo 20Ingresos Ingresos Ahorro lentildea $420000 $432600 $445578 $458945 $472714 $486895 $501502 $516547 $532043 $548005 $564445 $581378 $598820 $616784 $635288 $654346 $673977 $694196 $715022 $736473Excedentes $79040 $81411 $83854 $86369 $88960 $91629 $94378 $97209 $100126 $103129 $106223 $109410 $112692 $116073 $119555 $123142 $126836 $130641 $134560 $138597Beneficios Totales $499040 $514011 $529432 $545314 $561674 $578524 $595880 $613756 $632169 $651134 $670668 $690788 $711512 $732857 $754843 $777488 $800813 $824837 $849582 $875070 Costos Costo mantencioacuten -$200000 -$206000 -$212180 -$218545 -$225102 -$231855 -$238810 -$245975 -$253354 -$260955 -$268783 -$276847 -$285152 -$293707 -$302518 -$311593 -$320941 -$330570 -$340487 -$350701Valor residual $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $1500000Inversioacuten inicial -$15000000 Subsdio $12692000 Aporte privado -$2308000 Costos Totales -$200000 -$206000 -$212180 -$218545 -$225102 -$231855 -$238810 -$245975 -$253354 -$260955 -$268783 -$276847 -$285152 -$293707 -$302518 -$311593 -$320941 -$330570 -$340487 $1149299Flujo Neto -$2308000 $299040 $308011 $317252 $326769 $336572 $346669 $357069 $367781 $378815 $390179 $401885 $413941 $426360 $439150 $452325 $465895 $479871 $494268 $509096 $2024368Flujo Neto Acumulado $0 $299040 $607051 $924303 $1251072 $1587644 $1934313 $2291383 $2659164 $3037979 $3428158 $3830043 $4243985 $4670344 $5109494 $5561819 $6027714 $6507585 $7001853 $7510948 $9535317
Caso 70 Vacas Antildeo 0 Antildeo 1 Antildeo 2 Antildeo 3 Antildeo 4 Antildeo 5 Antildeo 6 Antildeo 7 Antildeo 8 Antildeo 9 Antildeo 10 Antildeo 11 Antildeo 12 Antildeo 13 Antildeo 14 Antildeo 15 Antildeo 16 Antildeo 17 Antildeo 18 Antildeo 19 Antildeo 20Ingresos Ahorro GLP $98895000 $1018619 $1049177 $1080652 $1113072 $1146464 $1180858 $1216284 $1252772 $1290355 $1329066 $1368938 $1410006 $1452306 $1495876 $1540752 $1586974 $1634584 $1683621 $1734130Excedentes $79040 $81411 $83854 $86369 $88960 $91629 $94378 $97209 $100126 $103129 $106223 $109410 $112692 $116073 $119555 $123142 $126836 $130641 $134560 $138597Beneficios Totales $1067990 $1100030 $1133031 $1167022 $1202032 $1238093 $1275236 $1313493 $1352898 $1393485 $1435289 $1478348 $1522698 $1568379 $1615431 $1663894 $1713810 $1765225 $1818181 $1872727 Costos Costo mantencioacuten -$200000 -$206000 -$212180 -$218545 -$225102 -$231855 -$238810 -$245975 -$253354 -$260955 -$268783 -$276847 -$285152 -$293707 -$302518 -$311593 -$320941 -$330570 -$340487 -$350701Valor residual $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $1500000Inversioacuten inicial -$15000000 Subsidio $5708000 Aporte privado -$9292000 Costos Totales -$200000 -$206000 -$212180 -$218545 -$225102 -$231855 -$238810 -$245975 -$253354 -$260955 -$268783 -$276847 -$285152 -$293707 -$302518 -$311593 -$320941 -$330570 -$340487 $1149299Flujo Neto -$9292000 $867990 $894030 $920851 $948476 $976930 $1006238 $1036425 $1067518 $1099544 $1132530 $1166506 $1201501 $1237546 $1274673 $1312913 $1352300 $1392869 $1434655 $1477695 $3022026Flujo Neto Acumulado $0 $867990 $1762020 $2682870 $3631346 $4608277 $5614515 $6650941 $7718459 $8818003 $9950533 $11117039 $12318540 $13556086 $14830759 $16143671 $17495971 $18888841 $20323496 $21801191 $24823216
Sensibilizacioacuten VANVAN 10 $1040075VAN 12 $548052VAN 15 $648TIR 1500
Sensibilizacioacuten VANVAN 10 $1871VAN 12 -$1297911VAN 15 -$2765317TIR 1000
FLUJO FINANCIERO SIN SUBSIDIO EN BASE A GLP
FLUJO FINANCIERO CON SUBSIDIO (85) EN BASA A LENtildeA
Caso 70 Vacas Antildeo 0 Antildeo 1 Antildeo 2 Antildeo 3 Antildeo 4 Antildeo 5 Antildeo 6 Antildeo 7 Antildeo 8 Antildeo 9 Antildeo 10 Antildeo 11 Antildeo 12 Antildeo 13 Antildeo 14 Antildeo 15 Antildeo 16 Antildeo 17 Antildeo 18 Antildeo 19 Antildeo 20Ingresos Ahorro GLP $98895000 $1018619 $1049177 $1080652 $1113072 $1146464 $1180858 $1216284 $1252772 $1290355 $1329066 $1368938 $1410006 $1452306 $1495876 $1540752 $1586974 $1634584 $1683621 $1734130Excedentes $79040 $81411 $83854 $86369 $88960 $91629 $94378 $97209 $100126 $103129 $106223 $109410 $112692 $116073 $119555 $123142 $126836 $130641 $134560 $138597Beneficios Totales $1067990 $1100030 $1133031 $1167022 $1202032 $1238093 $1275236 $1313493 $1352898 $1393485 $1435289 $1478348 $1522698 $1568379 $1615431 $1663894 $1713810 $1765225 $1818181 $1872727 Costos Costo mantencioacuten -$200000 -$206000 -$212180 -$218545 -$225102 -$231855 -$238810 -$245975 -$253354 -$260955 -$268783 -$276847 -$285152 -$293707 -$302518 -$311593 -$320941 -$330570 -$340487 -$350701Valor residual $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $1500000Inversioacuten inicial -$15000000 Subsidio $0 Aporte privado -$15000000 Costos Totales -$200000 -$206000 -$212180 -$218545 -$225102 -$231855 -$238810 -$245975 -$253354 -$260955 -$268783 -$276847 -$285152 -$293707 -$302518 -$311593 -$320941 -$330570 -$340487 $1149299Flujo Neto -$15000000 $867990 $894030 $920851 $948476 $976930 $1006238 $1036425 $1067518 $1099544 $1132530 $1166506 $1201501 $1237546 $1274673 $1312913 $1352300 $1392869 $1434655 $1477695 $3022026Flujo Neto Acumulado $0 $867990 $1762020 $2682870 $3631346 $4608277 $5614515 $6650941 $7718459 $8818003 $9950533 $11117039 $12318540 $13556086 $14830759 $16143671 $17495971 $18888841 $20323496 $21801191 $24823216
FLUJO FINANCIERO PRIVADO CON SUBSIDIO (38) EN BASE A GLP
78 Anaacutelisis Econoacutemico
93
Caso 70 Vacas Antildeo 0 Antildeo 1 Antildeo 2 Antildeo 3 Antildeo 4 Antildeo 5 Antildeo 6 Antildeo 7 Antildeo 8 Antildeo 9 Antildeo 10 Antildeo 11 Antildeo 12 Antildeo 13 Antildeo 14 Antildeo 15 Antildeo 16 Antildeo 17 Antildeo 18 Antildeo 19 Antildeo 20Ingresos Ingresos Ahorro lentildea $420000 $432600 $445578 $458945 $472714 $486895 $501502 $516547 $532043 $548005 $564445 $581378 $598820 $616784 $635288 $654346 $673977 $694196 $715022 $736473Excedentes $79040 $81411 $83854 $86369 $88960 $91629 $94378 $97209 $100126 $103129 $106223 $109410 $112692 $116073 $119555 $123142 $126836 $130641 $134560 $138597Beneficios Totales $499040 $514011 $529432 $545314 $561674 $578524 $595880 $613756 $632169 $651134 $670668 $690788 $711512 $732857 $754843 $777488 $800813 $824837 $849582 $875070 Costos Costo mantencioacuten -$200000 -$206000 -$212180 -$218545 -$225102 -$231855 -$238810 -$245975 -$253354 -$260955 -$268783 -$276847 -$285152 -$293707 -$302518 -$311593 -$320941 -$330570 -$340487 -$350701Valor residual $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $1500000Inversioacuten inicial -$15000000 Subsdio $12692000 Aporte privado -$2308000 Costos Totales -$200000 -$206000 -$212180 -$218545 -$225102 -$231855 -$238810 -$245975 -$253354 -$260955 -$268783 -$276847 -$285152 -$293707 -$302518 -$311593 -$320941 -$330570 -$340487 $1149299Flujo Neto -$2308000 $299040 $308011 $317252 $326769 $336572 $346669 $357069 $367781 $378815 $390179 $401885 $413941 $426360 $439150 $452325 $465895 $479871 $494268 $509096 $2024368Flujo Neto Acumulado $0 $299040 $607051 $924303 $1251072 $1587644 $1934313 $2291383 $2659164 $3037979 $3428158 $3830043 $4243985 $4670344 $5109494 $5561819 $6027714 $6507585 $7001853 $7510948 $9535317
Caso 70 Vacas Antildeo 0 Antildeo 1 Antildeo 2 Antildeo 3 Antildeo 4 Antildeo 5 Antildeo 6 Antildeo 7 Antildeo 8 Antildeo 9 Antildeo 10 Antildeo 11 Antildeo 12 Antildeo 13 Antildeo 14 Antildeo 15 Antildeo 16 Antildeo 17 Antildeo 18 Antildeo 19 Antildeo 20Ingresos Ahorro GLP $98895000 $1018619 $1049177 $1080652 $1113072 $1146464 $1180858 $1216284 $1252772 $1290355 $1329066 $1368938 $1410006 $1452306 $1495876 $1540752 $1586974 $1634584 $1683621 $1734130Excedentes $79040 $81411 $83854 $86369 $88960 $91629 $94378 $97209 $100126 $103129 $106223 $109410 $112692 $116073 $119555 $123142 $126836 $130641 $134560 $138597Beneficios Totales $1067990 $1100030 $1133031 $1167022 $1202032 $1238093 $1275236 $1313493 $1352898 $1393485 $1435289 $1478348 $1522698 $1568379 $1615431 $1663894 $1713810 $1765225 $1818181 $1872727 Costos Costo mantencioacuten -$200000 -$206000 -$212180 -$218545 -$225102 -$231855 -$238810 -$245975 -$253354 -$260955 -$268783 -$276847 -$285152 -$293707 -$302518 -$311593 -$320941 -$330570 -$340487 -$350701Valor residual $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $1500000Inversioacuten inicial -$15000000 Subsidio $5708000 Aporte privado -$9292000 Costos Totales -$200000 -$206000 -$212180 -$218545 -$225102 -$231855 -$238810 -$245975 -$253354 -$260955 -$268783 -$276847 -$285152 -$293707 -$302518 -$311593 -$320941 -$330570 -$340487 $1149299Flujo Neto -$9292000 $867990 $894030 $920851 $948476 $976930 $1006238 $1036425 $1067518 $1099544 $1132530 $1166506 $1201501 $1237546 $1274673 $1312913 $1352300 $1392869 $1434655 $1477695 $3022026Flujo Neto Acumulado $0 $867990 $1762020 $2682870 $3631346 $4608277 $5614515 $6650941 $7718459 $8818003 $9950533 $11117039 $12318540 $13556086 $14830759 $16143671 $17495971 $18888841 $20323496 $21801191 $24823216
Caso 70 Vacas Antildeo 0 Antildeo 1 Antildeo 2 Antildeo 3 Antildeo 4 Antildeo 5 Antildeo 6 Antildeo 7 Antildeo 8 Antildeo 9 Antildeo 10 Antildeo 11 Antildeo 12 Antildeo 13 Antildeo 14 Antildeo 15 Antildeo 16 Antildeo 17 Antildeo 18 Antildeo 19 Antildeo 20Ingresos Ahorro GLP $98895000 $1018619 $1049177 $1080652 $1113072 $1146464 $1180858 $1216284 $1252772 $1290355 $1329066 $1368938 $1410006 $1452306 $1495876 $1540752 $1586974 $1634584 $1683621 $1734130Excedentes $79040 $81411 $83854 $86369 $88960 $91629 $94378 $97209 $100126 $103129 $106223 $109410 $112692 $116073 $119555 $123142 $126836 $130641 $134560 $138597Beneficios Totales $1067990 $1100030 $1133031 $1167022 $1202032 $1238093 $1275236 $1313493 $1352898 $1393485 $1435289 $1478348 $1522698 $1568379 $1615431 $1663894 $1713810 $1765225 $1818181 $1872727 Costos Costo mantencioacuten -$200000 -$206000 -$212180 -$218545 -$225102 -$231855 -$238810 -$245975 -$253354 -$260955 -$268783 -$276847 -$285152 -$293707 -$302518 -$311593 -$320941 -$330570 -$340487 -$350701Valor residual $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $1500000Inversioacuten inicial -$15000000 Subsidio $0 Aporte privado -$15000000 Costos Totales -$200000 -$206000 -$212180 -$218545 -$225102 -$231855 -$238810 -$245975 -$253354 -$260955 -$268783 -$276847 -$285152 -$293707 -$302518 -$311593 -$320941 -$330570 -$340487 $1149299Flujo Neto -$15000000 $867990 $894030 $920851 $948476 $976930 $1006238 $1036425 $1067518 $1099544 $1132530 $1166506 $1201501 $1237546 $1274673 $1312913 $1352300 $1392869 $1434655 $1477695 $3022026Flujo Neto Acumulado $0 $867990 $1762020 $2682870 $3631346 $4608277 $5614515 $6650941 $7718459 $8818003 $9950533 $11117039 $12318540 $13556086 $14830759 $16143671 $17495971 $18888841 $20323496 $21801191 $24823216
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Bibliografiacutea complementaria como elementos de referencia de la metodologiacutea empleada en el anaacutelisis econoacutemico
bull Ingenieriacutea Alemana SA 2009 Estudio para la evaluacioacuten socioeconoacutemica y ambiental de tres biodigestores en predios de pequentildeos productores lecheros ODEPA Santiago Chile
bull Eduardo Aldunate 2009 Planificacioacuten estrateacutegica preparacioacuten y evaluacioacuten de proyectos CEPAL Santiago Chilebull Nassir Sapag Chain Reinaldo Sapag 2012 Preparacioacuten y evaluacioacuten de proyectos McGrawhill Santiago Chilebull Ernesto Fontaine 1990 Evaluacioacuten social de proyectos tercera edicioacuten Ediciones Universidad Catoacutelica Santiago Chilebull Enfoques complementarios para la evaluacioacuten social de proyectos Claudio Agostini y Slaven Razmilic CEP 2015 Propuesta
de Poliacutetica Publica Ndeg 12 de 2015
96
97
AGRADECIMIENTOSInstituto de Ingenieriacutea Agraria y Suelos IIAS Facultad de Ciencias Agrarias de
la Universidad Austral de Chile y al profesor Dante Pinochet
Gobernacioacuten Provincial de ValdiviaPatricio Candiacutea y Fabiaacuten Silva INDAP Regioacuten de Los Riacuteos
Claudio Aguirre Ramiacuterez Servicio de Evaluacioacuten Ambiental (SEA) Regioacuten de Los Riacuteos
Karla Mass Centro Transdisciplinario de Estudios Ambientales y Desarrollo Humano Sostenible (CEAM-UACH)
Matiacuteas Erraacutezuriz Genera Austral
Agricultores Regioacuten de Los Lagos y de Los RiacuteosResi Reinecke Purranque
Ricardo Bornscheuer Entre LagosAlejandro Astete Osorno
Elfrida Grothusen PurranqueRicardo Hagedorn PaillacoEdgar Endress Riacuteo BuenoAviacutecola Camilo Henriacutequez
A todos los profesionales teacutecnicos productores y empresarios que colaboraron con informacioacuten para realizar este estudio
Poliacutetica Regional de Desarrollo Silvoagropecuario 2014 - 2018
El presente documento es producto
de un trabajo de investigacioacuten de
caraacutecter exploratorio sobre el potencial
de produccioacuten y utilizacioacuten de biogaacutes
en explotaciones silvoagropecuarias
de la Regioacuten de Los Riacuteos con eacutenfasis en
la pequentildea y mediana agricultura Su
fi nalidad fue reunir antecedentes que
orienten la toma de decisiones puacuteblicas
y privadas incluyendo informacioacuten
teacutecnica y econoacutemica que deacute cuenta
del potencial de implementacioacuten
de proyectos de biogaacutes de origen
agropecuario en la Regioacuten de los Riacuteos
6
Tabla 1 Biodigestor de Domo Flotante tipo hinduacute 22Tabla 2 Biodigestor de Domo Fijo tipo Chino 22Tabla 3 Biodigestor de Estructura Flexible 23Tabla 4 Biodigestor de Estructura Riacutegida y Gasoacutemetro Externo 24Tabla 5 Biodigestor de Flujo Inducido Estructura Riacutegida y Gasoacutemetro Flexible 25Tabla 6 Detalle de nuacutemero de animales y produccioacuten de purines por tamantildeo de explotacioacuten 37Tabla 7 Detalle de nuacutemero de cabezas de cerdo y produccioacuten de purines por tamantildeo de explotacioacuten en la 38 Regioacuten de Los Riacuteos Tabla 8 Puriacuten producido seguacuten tipo de animal Tattersall 39Tabla 9 Puriacuten producido seguacuten tipo de animal FEGOSA 39Tabla 10 Generacioacuten anual de suero huacutemedo seco y materia orgaacutenica en la regioacuten 41Tabla 11 Estieacutercol de aves seguacuten tamantildeo de explotacioacuten 42Tabla 12 Produccioacuten de cerveza y bagazo para 4 empresas de la Regioacuten de Los Riacuteos 44Tabla 13 Factores de conversioacuten de materia orgaacutenica en biogaacutes 45Tabla 14 Potencial valor teoacuterico de generacioacuten de biogaacutes a partir de la digestioacuten anaeroacutebica de purines 45 de vacunos de lecheriacutea Tabla 15 Produccioacuten de biogaacutes porcino 46Tabla 16 Produccioacuten estimada de biogaacutes para las industrias laacutecteas de la Regioacuten de Los Riacuteos 46
Figura 1 (A - B) Buses funcionando con biogaacutes durante la segunda guerra mundial y posterior a ella 16Figura 2 Esquema de un biodigestor en base a purines 17Figura 3 Caldera a biogaacutes 18Figura 4 (A - B) Caldera a biogaacutes y grupo electroacutegeno a biogaacutes 18Figura 5 Calefactor porcino a biogaacutes Centro de Educacioacuten y Trabajo (CET ) Talca 19Figura 6 Graacutefico temperatura versus produccioacuten de biogaacutes 19Figura 7 (A - B) Aplicacioacuten de biofertilizante 20Figura 8 Biodigestor de domo flotante tipo hinduacute 22Figura 9 Biodigestor de domo fijo tipo Chino Coltauco (Foto) 22Figura 10 Biodigestor de domo flotante tipo hinduacute (Foto) 22Figura 11 Biodigestores de estructura flexible (Foto) 22Figura 12 Biodigestor de domo fijo tipo Chino 23Figura 13 Biodigestor de estructura flexible 23Figura 14 Biodigestor de estructura riacutegida y gasoacutemetro externo 24Figura 15 (A - B) Biodigestor de estructura riacutegida y gasoacutemetro externo (Foto) 24Figura 16 Biodigestor de flujo inducido estructura riacutegida y gasoacutemetro flexible 25Figura 16 (A-B) Biodigestor sistema estructura de hormigoacuten domo flexible agitacioacuten constante y calefaccioacuten 25Figura 17 Planta biogaacutes en la regioacuten de OacuteHiggins para purines de cerdos (Foto) 26Figura 18 Cogeneracioacuten con grupo electroacutegeno de 200 Kw a biogaacutes en planta de Genera Austral 27Figura 19 (A - B) Planta de biogaacutes para residuos laacutecteos de Schwager Energy en Osorno 27Figura 20 Biodigestores de material flexible tipo laguna en la Regioacuten de los Lagos 27Figura 21 Biodigestores en fundo ldquoEl Animardquo sector Purranque 28Figura 22 Esquema de sistema de captacioacuten y transformacioacuten del biogaacutes en energiacutea eleacutectrica en el relleno 28 sanitario Loma Los Colorados Figura 23 Sistema de biodigestioacuten predial para 40 vacas Chiscaihue 28Figura 24 Biodigestor estructura flexible tipo laguna Reumen 28Figura 25 (A - B - C) Biodigestores de estructura riacutegida y domo flotante en la Regioacuten de los Riacuteos 29Figura 26 (A - B) Recoleccioacuten mezcla y llenado biodigestor domiciliario 30Figura 27 Biodigestor domiciliario de estructura riacutegida y cuacutepula flexible para 20 cerdos biogaacutes para cocinar 30Figura 28 Biodigestor estructura flexible para 80 vacas Puyehue 30Figura 29 Clasificacioacuten de biomasas agropecuarias residuales analizadas en este estudio 36Figura 30 Composicioacuten del potencial de biogaacutes regional por tipo de biomasa 50Figura 31 Esquema general de evaluacioacuten social y privada de un SPB 59
IacuteNDICE DE FIGURAS
IacuteNDICE DE TABLAS
7
Tabla 17 Potencial de biogaacutes Planta FRIVAL 47Tabla 18 Potencial regional de generacioacuten de residuos orgaacutenicos para la produccioacuten de biogaacutes en la industria de matadero 47Tabla 19 Potencial teoacuterico de biogaacutes generado a partir del estieacutercol de aves 48Tabla 20 Potencial de generacioacuten de biogaacutes a partir de los desechos soacutelidos de la industria de la cerveza 48Tabla 21 Potencial regional biogaacutes total y maacuteximo teoacuterico de generacioacuten de energiacutea eleacutectrica y teacutermica 51Tabla 22 Potencial regional biogaacutes de pequentildea escala y valores de sustitucioacuten de otros combustibles utilizados 52Tabla 23 Ejemplo de autosuficiencia teacutermica familiar a traveacutes de la incorporacioacuten de un biodigestor domiciliario 54Tabla 24 Costo energeacutetico sin proyecto y beneficios de produccioacuten energeacutetica 62-63Tabla 25 Costos de inversioacuten privada 63Tabla 26 Costos de mantencioacuten privada 64Tabla 27 Determinacioacuten del aporte privado y subsidio puacuteblico considerando sustitucioacuten de lentildea (TIR 15) 66Tabla 28 Determinacioacuten del aporte privado y subsidio puacuteblico considerando sustitucioacuten de GLP (TIR 15) 67Tabla 29 Determinacioacuten del aporte privado y subsidio puacuteblico considerando sustitucioacuten de GLP (TIR 10) 68Tabla 30 Especificaciones legales que actualmente son aplicables a proyectos de biogaacutes 77Tabla 31 Potencial de produccioacuten de biogaacutes por animal 85Tabla 32 Materia seca materia orgaacutenica rendimiento de biogaacutes y contenido de metano para el suero de leche 85Tabla 33 Generacioacuten diaria y anual de residuos en materia seca expresados en kg por diacutea y toneladas por antildeo 85Tabla 34 Valores de DBO5 soacutelidos suspendidos totales aceites y grasas presentes en los RILEs generados en 86
la planta FRIVAL Tabla 35 Volumen y materia seca de residuos generados por planta FRIGOBAL al antildeo 87Tabla 36 Flujos financieros 92
AFC Agricultura Familiar CampesinaBIOL Fase liacutequida del digestatoBiometanizacioacuten Generacioacuten de metano a traveacutes de
fermentacioacuten anaeroacutebicaBIOSOL Fase soacutelida del digestatoDBO5 Demanda bioloacutegica de oxiacutegenoDigestato Residuo estabilizado de la digestioacuten anaeroacutebicaERNC Energiacutea Renovable No ConvencionalEstieacutercol Deyecciones (fecas) animalesFRIGOBAL Frigoriacutefico BalmacedaFRIVAL Frigoriacutefico ValdiviaGasoacutemetro Contenedor riacutegido o flexible para el
almacenamiento de gasGJ Giga Joule (1 GJ equivale a 028 MW)GLP Gas Licuado de PetroacuteleoINDAP Instituto de Desarrollo AgropecuarioINE Instituto Nacional de EstadiacutesticasKCAL Kilo caloriacuteaKWh Kilo Watt hora
MH Materia HuacutemedaMOH Materia Orgaacutenica HuacutemedaMOS Materia Orgaacutenica SecaMS Materia SecaMV Materia VerdeMW Mega WattMWe Mega Watt eleacutectricoMWh Mega Watt horaPAS Permisos Ambientales SectorialesPuriacuten Estieacutercol diluido en aguas de lavadoQQM Quintales MeacutetricosRdto RendimientoRIL Residuo Industrial LiacutequidoSEA Servicio de Evaluacioacuten AmbientalSEIA Sistema de Evaluacioacuten de Impacto AmbientalSIC Sistema Interconectado CentralSISS Superintendencia de Servicios SanitariosSPB Sistemas Prediales de BiodigestioacutenTRH Tiempo de Retencioacuten HidraacuteulicaUAE Unidad Animal Equivalente
GLOSARIO
8
Publicado por
Instituto de Desarrollo Agropecuario (INDAP) y Gobierno Regional de Los Riacuteos (GORE Los Riacuteos)en el marco de la ldquoPoliacutetica Regional de Desarrollo Silvoagropecuario 2014-2018rdquo a traveacutes delldquoPrograma de Valorizacioacuten de Residuos de la Actividad Silvoagropecuariardquo
Gobierno Regional de Los RiacuteosBernardo OrsquoHiggins Nordm 543 Valdiviahttpwwwgoredelosrioscl
Instituto de Desarrollo Agropecuario (INDAP)Comercio 423Riacuteo BuenohttpwwwindapgobclDerechos Reservados Gobierno Regional de Los Riacuteos Registro de Propiedad Intelectual ISBN A-272244 Valdivia Noviembre de 2016
Coordinacioacuten y revisioacutenMariela Leiva Brintrup profesional de INDAPCarlos Martiacutenez Caacuterdenas profesional de INDAPJorge Balboa Toro profesional Gobierno Regional de Los RiacuteosDaniela Geacutenova Espinoza profesional Secretariacutea Regional Ministerial (SEREMI) de Agricultura
Colaboracioacuten especial de Marianela Rosas Uribe Coordinadora Regional Programa GEF Biogaacutes
Coordinacioacuten generalMario Mendoza Cabrera
FotografiacuteasMario Mendoza Cabrera Biotecsur
EditorAlfredo Erlwein Vicuntildea
AutoresMario Avila GrothusenEliana Sotomayor BohleAlfredo Erlwein VicuntildeaFrancisco Cerda Rosenberg
Disentildeo y diagramacioacutenJavier Tuteleers de Teraacuten
Impresioacuten y encuadernacioacutenImprenta Ameacuterica de Osorno Noviembre de 2016
BIOGAacuteS DE RECURSOS AGROPECUARIOS EN LA REGIOacuteN DE LOS RIacuteOS
Aspectos Generales Experiencias y Potencial de Produccioacuten
9
La Misioacuten del Instituto de Desarrollo Agropecuario (INDAP) es contribuir al desarrollo econoacutemico sostenible y a la valorizacioacuten de la Agricultura Familiar Campesina y sus organizaciones mediante una accioacuten de fomento tendiente a fortalecer el capital humano social productivo natural y cultural de hombres mujeres joacutevenes y pueblos originarios en los territorios
Por ello nuestra institucioacuten se encuentra continuamente en la buacutesqueda de nuevas herramientas e investigando distintos procesos productivos que permitan que nuestros agricultores tengan acceso a informacioacuten relevante que facilite la adopcioacuten y aplicacioacuten de tecnologiacuteas acordes con el medio ambiente y sostenibles en el tiempo
La visioacuten de nuestra institucioacuten de fomento productivo nos mueve a actuar en red con otros actores puacuteblicos y privados en beneficio de la Agricultura Familiar Campesina con quienes estamos ligados iacutentimamente Son estas redes que se formalizan a traveacutes de convenios con otras instituciones las que nos permiten trabajar en conjunto y lograr los objetivos planteados
El presente documento detalla el trabajo coordinado entre profesonales de INDAP del Gobierno Regional de Los Riacuteos y la Secretariacutea Regional Ministerial (SEREMI) de Agricultura en el marco de la Poliacutetica Regional de Desarrollo Silvoagropecuario 2014-2018 quienes se dan cita para primero conversar luego discutir y finalmente explorar una de las alternativas energeacuteticas renovables como es la utilizacioacuten del biogaacutes el cual resulta factible de producir en los mismos predios de nuestros agricultores estableciendo una alternativa de
PRESENTACIOacuteN
JORGE SANCHEZ SLATERDirector Regional INDAP Regioacuten de Los Riacuteos
generacioacuten energeacutetica que revaloriza los residuos prediales haciendo eco a la creciente demanda que existe por parte de la Agricultura Familiar Campesina Regional por incorporar Energiacuteas Limpias que permitan desarrollar un manejo cada vez maacutes sustentable de sus unidades productivas
Cabe destacar que la investigacioacuten presentada a continuacioacuten estaacute enmarcada en los pequentildeos y medianos productores pretendiendo ser una herramienta uacutetil que constituya uno de los primeros pasos para evaluar la utilizacioacuten de este tipo de tecnologiacuteas en predios manejados por productores agropecuarios de la Regioacuten de Los Riacuteos
10
11
INTRODUCCIOacuteN1
12
En la Regioacuten de Los Riacuteos el sector silvoagropecuario representa el 13 del Producto Interno Bruto y genera el 25 del empleo siendo parte importante del motor econoacutemico regional Es por esta razoacuten que la Estrategia Regional de Desarrollo 2009-2019 establecioacute como imperativo disentildear y ejecutar una poliacutetica orientada a su fortalecimiento La implementacioacuten de esta poliacutetica se desarrolla con eacutenfasis en la investigacioacuten e innovacioacuten para hacer del sector silvoagropecuario y alimentario un sector maacutes competitivo y sustentable que potencie su rol de motor econoacutemico de la regioacuten con especial relevancia en los pequentildeos y medianos productores quienes seraacuten los principales beneficiarios de este instrumento
El presente documento es producto de un trabajo de investigacioacuten de caraacutecter exploratorio sobre el potencial de produccioacuten y utilizacioacuten de biogaacutes en explotaciones silvoagropecuarias de la Regioacuten de Los Riacuteos con eacutenfasis en la pequentildea y mediana agricultura Su finalidad fue reunir antecedentes que orienten la toma de decisiones puacuteblicas y privadas incluyendo informacioacuten teacutecnica y econoacutemica que deacute cuenta del potencial de implementacioacuten de proyectos de biogaacutes de origen agropecuario en la Regioacuten de los Riacuteos Para ello se trabajoacute tanto con informacioacuten secundaria (estudios manuales reportes tesis libros publicaciones cientiacuteficas etc) como con informacioacuten primaria proveniente de las experiencias de miembros del equipo de trabajo del estudio asiacute como de entrevistas a actores relevantes de los diversos rubros con potencial de produccioacuten de biogaacutes
El capiacutetulo dos de esta investigacioacuten hace referencia a los principios y conceptos baacutesicos de la produccioacuten de biogaacutes al anaacutelisis de las alternativas tecnoloacutegicas existentes para su produccioacuten asiacute como del estado actual del arte en la produccioacuten y el uso del biogaacutes tanto en el mundo como en el paiacutes y la regioacuten en particular
El capiacutetulo tres presenta una estimacioacuten de las distintas biomasas agropecuarias residuales disponibles en la regioacuten para la generacioacuten de biogaacutes incluyendo biomasas soacutelidas o liacutequidas provenientes de la produccioacuten pecuaria (lecheriacutea porcinos aves ferias ganaderas) asiacute como de la agroindustria (queso cerveza mataderos) Asimismo se calculan los potenciales teoacutericos de biogaacutes y su energiacutea caloacuterica a partir de las distintas biomasas disponibles Para ello se utilizan factores de conversioacuten especiacuteficos para cada biomasa y atendiendo a las caracteriacutesticas de las explotaciones locales
Finalmente se estima la generacioacuten de energiacutea teacutermica y eleacutectrica seguacuten corresponda a partir del biogaacutes potencial de las distintas biomasas disponibles Tambieacuten se incluye un anaacutelisis de autosuficiencia de biogaacutes para la cocina de una familia rural campesina promedio con algunos caacutelculos respecto a las implicancias en eficiencia energeacutetica y economiacutea
La presente publicacioacuten se realiza por encargo del Instituto de Desarrollo Agropecuario (INDAP) en el marco de la Poliacutetica Regional de Desarrollo Silvoagropecuario a traveacutes del Programa de Valorizacioacuten de Residuos de la Actividad Silvoagropecuaria con financiamiento del Gobierno Regional
13
Se analiza en forma exploratoria
el potencial de produccioacuten y
utilizacioacuten de biogaacutes en explotaciones
silvoagropecuarias de la Regioacuten de Los
Riacuteos con eacutenfasis en la pequentildea y
mediana agricultura
El cuarto capiacutetulo aborda una evaluacioacuten econoacutemica de la implementacioacuten de Sistemas Prediales de Biodigestioacuten (SPB) lo que implica produccioacuten y uso de biogaacutes para pequentildeos y medianos productores agroalimentarios Se calculan beneficios costos econoacutemicos y sociales relativos a la implementacioacuten de un SPB mediante un estudio de flujos proyectados ingresos y costos de produccioacuten mantencioacuten y operacioacuten En el aacutembito de la evaluacioacuten mantencioacuten y operacioacuten ademaacutes de un anaacutelisis baacutesico del impacto y de las externalidades positivas que un proyecto de esta naturaleza conlleva
En el capiacutetulo final se analizan las normativas vigentes que regulan tanto los distintos proyectos de generacioacuten de biogaacutes como los procesos productivos asociados y sus eventuales impactos en el medioambiente
14
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Mario Aacutevila Grothusen
2 DESCRIPCIOacuteN Y ANAacuteLISIS DE ALTERNATIVAS TECNOLOacuteGICAS PARA LA PRODUCCIOacuteN DE BIOGAacuteS
16
21 Aspectos metodoloacutegicos
En el presente capiacutetulo se revisoacute bibliografiacutea se incorporaron experiencias visitadas consultas a encargados de biodigestores y la experiencia del autor que cuenta con una decena de proyectos de Biogaacutes ejecutados y en funcionamiento De esta manera se procedioacute a realizar una siacutentesis del estado del arte del biogaacutes desde lo maacutes general hasta llegar a los casos particulares en la Regioacuten de Los Riacuteos haciendo hincapieacute en detalles teacutecnicos especiacuteficos de diferentes modelos de biodigestores y los diversos materiales que se usan en su construccioacuten
22 Digestioacuten anaeroacutebica historia y actualidadLas primeras menciones sobre biogaacutes se remontan al antildeo 1600 En el siglo XVI el cientiacutefico y naturalista Alessandro Volta realizo los primeros experimentos de combustioacuten de biogaacutes producido en pantanos En el antildeo 1890 se construye el primer biodigestor a escala aplicada en la India y en 1896 en Exeter Inglaterra las laacutemparas de alumbrado puacuteblico eran alimentadas por el gas recolectado de los digestores que fermentaban los lodos cloacales de la ciudad
Tras la primera guerra mundial comienzan a difundirse en Europa las llamadas faacutebricas productoras de biogaacutes cuyo producto se empleaba en tractores y automoacuteviles de la eacutepoca (figura 1) En todo el mundo se difunden los denominados tanques Imhoff para el tratamiento de aguas cloacales colectivas y el biogaacutes producido se utilizoacute para el funcionamiento de las propias plantas en vehiacuteculos municipales y en algunas ciudades se lo llegoacute a inyectar en la red de gas comunal
Durante los antildeos de la Segunda Guerra Mundial comienza la difusioacuten de los biodigestores a nivel rural tanto en Europa como en China e India que se transforman en liacutederes en la materia Esta difusioacuten se ve interrumpida por el faacutecil acceso a los combustibles foacutesiles de las deacutecadas posteriores Recieacuten en 1970 producto de una crisis energeacutetica se reinicia con gran iacutempetu la investigacioacuten y difusioacuten del biogaacutes en todo el mundo incluyendo la gran mayoriacutea de los paiacuteses latinoamericanos [1] [2] [3]
Figura 1 (A - B) Buses funcionando con biogaacutes durante la segunda guerra mundial y posterior a ellasup1
sup1 Fuente httpcommunitybysesigncouk
En 1896 en Exeter Inglaterra
las laacutemparas de alumbrado puacuteblico eran
alimentadas por el gas recolectado de los digestores que fermentaban los
lodos cloacales de la ciudad
A B
17
Figura 2 Esquema de un biodigestor en base a purinesFuente Biotecsur
Las uacuteltimas dos deacutecadas han sido especialmente fructiacuteferas en cuanto a descubrimientos sobre el funcionamiento microbioloacutegico y bioquiacutemico del proceso de produccioacuten de biogaacutes gracias al nuevo material de laboratorio que permitioacute el estudio de los microorganismos que intervienen en eacuteste y que operan en condiciones anaeroacutebicas Estos progresos en la comprensioacuten del proceso han estado acompantildeados por importantes logros tecnoloacutegicos como la incorporacioacuten de sistemas de agitacioacuten control de temperatura y sistemas de premezcla entre otros
Seguacuten Preston [4] los paiacuteses generadores de tecnologiacutea maacutes importantes en la actualidad son China (maacutes de 5 millones de biodigestores) India Alemania (maacutes de 25000 biodigestores) Holanda Francia Gran Bretantildea Suiza Italia EEUU y Filipinas A lo largo de los antildeos la tecnologiacutea de la digestioacuten anaeroacutebica se ha ido especializando abarcando actualmente diferentes campos de aplicacioacuten con objetivos muy diversos Hoy en Chile existen plantas industriales de biodigestioacuten para tratar los desechos de la industria porcina lechera bovina tratamiento de aguas servidas y RILES de la industria laacutectea como se veraacute en el capiacutetulo 28
23 Descripcioacuten de un biodigestor Un biodigestor es un estanque o contenedor cerrado hermeacutetico e impermeable (tambieacuten llamado Reactor) dentro del cual se deposita el sustrato (material orgaacutenico a fermentar como excrementos de humanos y animales purines hojas pasto frutas y desechos vegetales) agregando agua a la mezcla Dentro del biodigestor se produce la descomposicioacuten anaeroacutebica de la cual se obtiene Biogaacutes y Biofertilizante Este sistema tambieacuten puede incluir una caacutemara o estanque de carga una caacutemara o sistema de decantacioacuten antes del reactor un dispositivo para captar y almacenar el biogaacutes sistemas de agitacioacuten y calefaccioacuten dentro del biodigestor y caacutemaras o estanques de acumulacioacuten post tratamiento a la salida del biodigestor En la fi gura 2 se muestra esquemaacuteticamente el ingreso de sustrato al biodigestor la salida de digestato y la salida de biogaacutes desde la parte superior del biodigestor (Gasoacutemetro) hacia un Grupo Electroacutegeno
Esquema funcional de un biodigestor
Purines Biodigestor Biofertilizante Generador de electricidad y calor
18
Figura 4 (A - B) Caldera a biogaacutes y grupo electroacutegeno a biogaacutes
Fuente Biotecsur
24 Biogaacutes El biogaacutes es una mezcla de gases producto de la descomposicioacuten microbioloacutegica que se puede encontrar habitualmente en la superfi cie de pozos o lagunas con deposicioacuten de desechos orgaacutenicos (por ejemplo hojas de aacuterboles plantas o restos de origen animal) durante meses o antildeos Es por esto que se le conoce tambieacuten como el ldquogas de los pantanosrdquo El biogaacutes contiene mayormente metano lo que lo hace interesante como combustible (fi gura 3) la otra gran parte es dioacutexido de carbono que corresponde a un gas incoloro inodoro y no combustible
241 Composicioacuten del biogaacutes
La composicioacuten de biogaacutes depende del tipo de desecho utilizado y las condiciones en que se procesa Generalmente contiene metano CH4 en un rango de 50 a 70 y dioacutexido de carbono CO2 en un rango de 50 a 30 dependiendo especiacutefi camente de los contenidos de carbohidratos proteiacutenas y grasas que contenga el sustrato Ademaacutes el biogaacutes tambieacuten contiene algunas impurezas como aacutecido sulfhiacutedrico H2S agua y algunos compuestos volaacutetiles como hidrocarburos halogenados y siloxanos entre otros [5]
En cuanto a los gases considerados impuros es importante sentildealar al aacutecido sulfhiacutedrico H2S ya que es un compuesto corrosivo y se debe fi ltrar para evitar el deterioro de las caacutemaras de combustioacuten en los motores que se alimentan con biogaacutessup2 En cocinas o calderas se debe considerar salida de gases de combustioacuten a la atmosfera asegurando que no existan escapes que pudieran ser inhalados
242 Caracteriacutesticas y usos del biogaacutes
El biogaacutes por naturaleza es un combustible que en contacto con oxiacutegeno y con una fuente de calor genera fuego Contiene 5600 Kcalmsup3 a presioacuten atmosfeacuterica [6] De forma natural tiene similar olor al gas licuado lo que permite detectarlo al olfato Al ser quemado en una cocina no presenta mal olor Al tener maacutes del 50 de metano es posible utilizarlo de forma similar al gas natural para generar calor en cocinas y calderas o generar energiacutea eleacutectrica con grupos electroacutegenos adaptados para funcionar con biogaacutes (Figura 4)
Figura 3 Caldera a biogaacutesFuente Biotecsur
sup2 Ver NCh 382 antildeo 2004 H2S clasifi ca como Clase 8
A B
19
Figura 5 Calefactor porcino a biogaacutes CET (Centro de Educacioacuten y Trabajo) TalcaFuente Biotecsur
25 Fases de la digestioacuten anaeroacutebica y produccioacuten de biogaacutes
En el proceso de biodigestioacuten anaeroacutebica se distinguen cuatro etapas oacute fases
Hidroacutelisis Acidogeacutenesis Acetogeacutenesis Metanogeacutenesis
En la primera fase llamada hidroacutelisis se descomponen las moleacuteculas maacutes complejas como proteiacutenas hidratos de carbono y liacutepidos que son hidrolizados por enzimas producidas por los microorganismos fermentadores De esta descomposicioacuten se producen compuestos solubles como aminoaacutecidos azuacutecares y aacutecidos grasos de cadena larga que pueden ser descompuestos por bacterias acidogeacutenicas Producto de la accioacuten de las bacterias acidogeacutenicas se generan aacutecidos grasos de cadena corta alcoholes hidroacutegeno y dioacutexido de carbono siendo los aacutecidos grasos de cadena corta transformados por los microorganismos acetogeacutenicos en aacutecido aceacutetico hidroacutegeno y dioacutexido de carbono En la uacuteltima etapa las bacterias metanogeacutenicas producen metano a partir del hidroacutegeno dioacutexido de carbono y aacutecido aceacutetico [5]
Es importante destacar que este proceso solo puede realizarse dentro de un rango de temperatura que va desde 1degC hasta los 60degC como maacuteximo y dentro de este rango de temperaturas existen tres rangos donde intervienen diferentes tipos de bacterias metanogeacutenicas con diferentes velocidades de produccioacuten de biogaacutes Estos rangos podemos clasifi carlos en [7]
1 Rango Psicrofiacutelico (desde 1degC hasta 25degC) con producciones lentas de biogaacutes2 Rango Mesofiacutelico (desde 32degC hasta 42degC) con producciones medias de biogaacutes3 Rango Termofiacutelico (desde 50degC hasta los 60degC) con producciones altas de biogaacutes
En la fi gura 6 se observa que a altas temperaturas hay mayor produccioacuten de biogaacutes y en menor tiempo que a bajas temperaturas Por otro lado a menores temperaturas se pueden lograr producciones similares de biogaacutes aumentando el tiempo de residencia o Tiempo de Retencioacuten Hidraacuteulica (TRH) el cual se defi ne como el valor en diacuteas del cuociente entre el volumen del digestor y el volumen de carga diaria
En teacuterminos generales la produccioacuten de biogaacutes a partir de una biomasa particular es proporcional a paraacutemetros tales como el contenido de materia orgaacutenica (medido como DBO5) soacutelidos volaacutetiles (materia combustible) y contenido energeacutetico Ello puesto que la produccioacuten de biogaacutes seraacute proporcional al contenido de carbono disponible
Figura 6 Graacutefi co temperatura versus produccioacuten de biogaacutes [5]
15000
10000
5000
0
Prod
ucci
oacuten d
e bi
ogaacutes
30ordmC
20ordmC
50ordmC
0 50 100 150
Tiempo de residencia
mll
Diacuteas
Cantidad de gasMetano
Existen ejemplos en Chile de diversas aplicaciones para el biogaacutes como refrigeradores y cocinas domiciliarias calderas industriales laacutemparas para calefaccioacuten en planteles porcinos (Figura 5) motores para generar movimiento mecaacutenico y bombas o alternadores para generar electricidad
20
Figura 7 (A - B) Aplicacioacuten de biofertilizante Fuente Biotecsur
261 Ventajas del uso de biol (fase liacutequida)
Dentro de las ventajas del uso del biol podemos mencionar las siguientes
1 Al igual que otros fertilizantes orgaacutenicos permite un mejor intercambio catioacutenico (capacidad que tiene un suelo para retener y liberar iones positivos) en el suelo ampliando la disponibilidad de nutrientes Igualmente ayuda a mantener la humedad y mantiene un microclima adecuado para los organismos vegetales En el caso de purines la biodigestioacuten de estos aumentariacutea la disponibilidad de nitroacutegeno de la biomasa residual Al respecto en el anexo 71 se adjunta una tabla con los resultados de anaacutelisis comparativo entre purines y biol de la zona de Purranque ademaacutes de resultados de otro ensayo
sup3 Sistema de biodigestioacuten a base de tres o maacutes estanques preparados para digerir desechos orgaacutenicos secos o de fase soacutelida
Al respecto los compuestos ricos en lignina tales como madera (y sus derivados) o paja presentan una baja digestibilidad y por ende menor produccioacuten de biogaacutes asiacute como sustratos con sustancias inhibidoras Por otra parte una relacioacuten equilibrada de nutrientes en el sustrato evita una utilizacioacuten incompleta de sustratos Una relacioacuten oacuteptima carbononitroacutegenofoacutesforo (CNP) es alrededor de 12551
26 Biofertilizante
Se le llama Biofertilizante a la materia orgaacutenica (digestato) proveniente del proceso de biodigestioacuten el cual debe pasar dentro del biodigestor entre 30 y 100 diacuteas de TRH dependiendo del tipo de biodigestor y temperatura de trabajo En este proceso parte de la materia orgaacutenica se mineraliza quedando los nutrientes disponibles para las plantas por lo que es un fertilizante natural de buena calidad que se aplica a praderas y cultivos Este producto se compone de una fase soacutelida llamada ldquobiosolrdquo y una fase liacutequida llamada ldquobiolrdquo aunque comuacutenmente se le llama Biofertilizante a ambas fases
Existen biodigestores que utilizan solo la fase liacutequida (con separacioacuten de soacutelidos antes del biodigestor) por tanto el digestato seraacute liacutequido y es aplicable directamente con sistemas de riego por aspersioacuten o carro purinero Otros biodigestores disentildeados para alimentarse con ambas fases (mezcla de soacutelidos y liacutequidos) producen digestato con una mezcla de biol y biosol Para regar esta mezcla se debe utilizar un carro purinero o separar las fases para poder usar el biol en un sistema de riego por aspersioacuten (para evitar que se tapen las boquillas de los equipos de riego) En los biodigestores analizados en este estudio denominados Sistemas Prediales de Biodigestioacuten (SPB) no se contempla el uso exclusivo de residuos soacutelidos sin dilucioacuten como sustrato ya que esto requiere un sistema de biodigestioacuten tipo Batchsup3
En la figura 7 se aprecian aplicaciones de digestato de purines de vacunos tratados en un biodigestor domiciliario y tambieacuten se aprecia un sistema de riego con un carro adaptado para aplicar biol en praderas
A
B
21
2 Se puede aplicar junto con agua en sistemas de irrigacioacuten
3 En pequentildeas cantidades cuando presenta compuestos orgaacutenicos bioestimuladores del crecimiento es capaz de promover actividades fisioloacutegicas y estimular el desarrollo de las plantas sirviendo para el enraizamiento (aumenta y fortalece la base radicular o las raiacuteces de la planta) mejora el follaje mejora la floracioacuten y activa el vigor y poder germinativo de las semillas traducieacutendose todo esto en un potencial aumento significativo de las cosechas
4 Ensayos realizados con diferentes cultivos en diversas partes del mundo muestran que utilizar solo biol seriacutea suficiente para lograr la misma o mayor productividad que usando fertilizantes quiacutemicos [8] [9] [10] [11] [12]
5 Cabe destacar que los desechos orgaacutenicos sometidos al proceso de biodigestioacuten
eliminan la mayoriacutea de patoacutegenos reduciendo draacutesticamente el riesgo de transmitir enfermedades y dispersar semillas de malezas En un anaacutelisis solicitado por la empresa Biotecsur el antildeo 2012 se sometioacute una muestra de RILES de fosas seacutepticas a biodigestioacuten durante 50 diacuteas y se analizaron las muestras digeridas El resultado demostroacute que se elimina la presencia de coliformes y Salmonella principalmente Detalles del anaacutelisis en el anexo 72
262 Ventajas del uso de biosol (fase soacutelida)
A diferencia del biol el biosol contiene la fraccioacuten soacutelida en donde se encuentra la mayor parte del carbono Dentro de las ventajas del uso del biosol al igual que otros fertilizantes orgaacutenicos que contienen carbono podemos mencionar las siguientes
1 Regula la nutricioacuten de las plantas Los cultivos pueden ser fortalecidos y ocurrir una mejora del rendimiento o en la calidad del suelo
2 Confiere a los suelos arenosos una mayor cohesioacuten mejorando con ello la retencioacuten de los nutrientes en el suelo
3 Mejora la estructura y la capacidad de retencioacuten de la humedad favoreciendo la actividad bioloacutegica del suelo y la porosidad del mismo
4 Al combinarlo con materia orgaacutenica acelera el proceso de compostaje
5 Reduce la aplicacioacuten de abono al haberse digerido buena parte de la materia orgaacutenica durante el proceso de biodigestioacuten Esto es e specialmente relevante en relacioacuten al puriacuten fresco
6 Inhibe el crecimiento de hongos y bacterias que afectan a los organismos vegetales
7 Al fortalecer la biologiacutea y fertilidad del suelo reduce los factores de erosioacuten
8 Mejora la disponibilidad de algunos nutrientes en comparacioacuten con el puriacuten tal como se mencionoacute para el biol
22
Material Aplicacioacuten Ventaja DesventajaDomo de Acero Para desechos Presioacuten constante de Mayor difi cultado Fibra de vidrio animales salida del biogaacutes y costos de instalacioacutenestructura de ladrillo aguas negras acepta alimentacioacuten y mano de obra engreda semiconstante relacioacuten a un sistema de estructura fl exible
Figura 8 Biodigestor de domo fl otante tipo Hinduacute [13]
Tabla 1 Biodigestor de Domo Flotante tipo Hinduacute
1 Caacutemara de llenado2 Tubo de entrada sustrato3 Caacutemara de biodigestioacuten4 Domo o cupula gasoacutemetro5 Salida de biogaacutes6 Tuberiacutea de salida digestado
27 Materiales tipos y aplicaciones de biodigestoresEn Latinoameacuterica se han desarrollado biodigestores del tipo estructura fl exible buscando bajar los costos mantener la efi ciencia y aumentar la rapidez en su instalacioacuten con la construccioacuten de biodigestores enterrados (tipo laguna) usando la tierra como estructura soportante Esta alternativa combinada con materiales de alta resistencia como geomembranas elaacutesticas y materiales resistentes al biogaacutes permiten una larga vida uacutetil incluso con exposicioacuten solar En las siguientes tablas y fi guras se describen las distintas tecnologiacuteas y materiales para biodigestores maacutes conocidos
Figura 9 Biodigestor de domo fi jo (tipo chino) Sector ColtaucoFuente Biotecsur
Figura 10 Biodigestor de domo fl otante tipo HinduacuteFuente Biotecsur
Figura 11 Biodigestor de estructura fl exible Fuente Biotecsur
23
Tabla 2 Biodigestor de Domo Fijo tipo Chino
Material Aplicacioacuten Ventaja DesventajaLadrillo mortero Desechos de animales Larga vida uacutetil (20 antildeos Altos costos de instalacioacutencemento greda aguas negras aproximadamente) alta en relacioacuten a sistema deFibra de Vidrio Metal desechos vegetales presioacuten del biogaacutes 1 a 15m estructura flexible columna de agua se requiere estructura Acepta alimentacioacuten resistente para altas semiconstante presiones del biogaacutes
Figura 12 Biodigestor de domo fijo tipo Chino [13]
1 Caacutemara de llenado2 Tubo de entrada sustrato3 Caacutemara de biodigestioacuten4 Domo fijo gasoacutemetro5 Salida de biogaacutes6 Tuberiacutea de salida digestado7 Caacutemara de acopio digestado
Tabla 3 Biodigestor de Estructura Flexible
Material Aplicacioacuten Ventaja DesventajaPVC Polietileno Todo tipo de desechos Seguacuten material mediana y Requiere mayor proteccioacuten (mangas de 01mm) orgaacutenicos larga vida uacutetil Bajos costos para evitar roturasHDPE EPDM de instalacioacuten en relacioacuten a(geomembranas) sistemas de estructura riacutegida 100 hermeacutetico Acepta alimentacioacuten semiconstante
Figura 13 Biodigestor de Estructura Flexible
1 Caacutemara de llenado2 Tubo de entrada sustrato3 Caacutemara de biodigestioacuten4 Domo o gasoacutemetro flexible5 Salida de biogaacutes6 Tuberiacutea de salida digestado7 Caacutemara de acopio digestado
24
Tabla 4 Biodigestor de Estructura Riacutegida y Gasoacutemetro Externo
Material Aplicacioacuten Ventaja DesventajaEstructura de Fibra de Desechos orgaacutenicos Rapidez en la instalacioacuten cuando Difi cultad para realizarvidrio Metal Hormigoacuten liacutequidos y soacutelidos aguas son estanques prefabricados limpieza por las puertas negras (WC) bajos costos de instalacioacuten o tapas de entrada con materiales plaacutesticos Tamantildeos limitados Acepta alimentacioacuten semiconstante
Figura 14 Biodigestor de estructura riacutegida y gasoacutemetro externo
Figura 15 (A-B) Biodigestor de estructura riacutegida y gasoacutemetro externo Fuente Valentina Torres
1 Caacutemara de llenado2 Tubo de entrada sustrato3 Estanque de biodigestioacuten4 Gasoacutemetro externo5 Salida de biogaacutes6 Tuberiacutea de salida digestado7 Caacutemara de acopio digestado8 Estanque con agua
A B
25
Material Aplicacioacuten Ventaja Desventaja
Tabla 5 Biodigestor de Flujo Inducido Estructura Riacutegida y Gasoacutemetro Flexible
Figura 16 Biodigestor de Flujo Inducido Estructura Riacutegida y Gasoacutemetro Flexible
Figura 16 (A - B) Biodigestor sistema estructura hormigoacuten domo fl exible agitacioacuten constante y calefaccioacuten Fuente Biotecsur
1 Estanque de recepcioacuten2 Tubo de entrada sustrato3 Estanque de biodigestioacuten4 Gasoacutemetro fl exible5 Salida de biogaacutes6 Tuberiacutea de salida de digestado7 Estanque de acopio digestado8 Agitador9 Calefaccioacuten
Estructura de Hormigoacuten o Acero impermeabilizado Cubierta fl exible de Geomembranas EPDM PVC HDPE
Alta efi ciencia en relacioacuten a sistemas sin calefaccioacuten y sin agitacioacuten como los anteriores citados Vida uacutetil 20 antildeos (aproximadamente) Recomendado para procesos industriales
Altos costos de inversioacuten en relacioacuten a los sistemas anteriormente citados alta tecnologiacutea instalada (agitacioacuten calefaccioacuten)
Todo tipo de desechos orgaacutenicos
A B
26
28 Experiencias de biodigestioacuten en el paiacutesEn Chile existen actualmente 74 biodigestores instalados de los cuales 18 unidades han sido instaladas para el sector lechero el resto para el tratamiento de aguas servidas y RILES industriales⁴ Ademaacutes en distintas partes del paiacutes se encuentran experiencias de biodigestores aplicados al sector domiciliario para tratar los desechos orgaacutenicos de animales domeacutesticos (cerdos perros aves de corral y ganado)
El tratamiento con biodigestores es una alternativa efi ciente para bajar la Demanda Bioloacutegica de Oxigeno (DBO5) de los residuos orgaacutenicos en otras palabras para reducir su contenido de materia orgaacutenica Es por esta razoacuten que se han instalado biodigestores en grandes plantas de tratamiento como La Farfana en Santiago y Essal Osorno En la planta depuradora La Farfana las empresas Metrogas y Aguas Andina en Santiago producen biogaacutes gracias al proceso de tratamiento de las aguas En esta planta se producen cerca de 24 millones de msup3 anuales de biogaacutes que permite sustituir al gas natural como materia prima en la produccioacuten de gas de ciudad benefi ciando a 100000 usuarios este combustible en la Regioacuten Metropolitana [14] Otras plantas importantes han sido instaladas en planteles de produccioacuten animal en confi namiento (cerdos o aves) de empresas como Agrosuper para el tratamiento de los purines de sus planteles
Los biodigestores de mayor tamantildeo instalados en Chile son de estructura riacutegida y cuacutepula fl exible o con gasoacutemetro externo integran agitacioacuten y calefaccioacuten permanente los cuales se instalan para brindar energiacutea eleacutectrica y solucionar graves problemas de contaminacioacuten Este tipo de biodigestores tienen un mayor costo inicial y poseen sistemas que hacen maacutes complejo y costoso su operacioacuten y mantenimiento Por lo cual solo se han instalado principalmente en grandes lecheriacuteas sobre 1000 vacas estabuladas en criaderos de maacutes de 20000 cerdos y plantas de tratamiento de aguas servidas de gran tamantildeo En la zona central la empresa Genera Austral ha instalado ya dos plantas para tratar los desechos de la produccioacuten porcina a gran escala ldquoSanta Irenerdquo y ldquoLas Pampasrdquo estas plantas se instalaron en la Empresa Max Agro ubicadas en las comunas de Las Palmas y Pichidegua Las plantas tienen una potencia instalada de 800 KW y generan energiacutea eleacutectrica para aproximadamente 2500 familias de la zona circundante [15]
Figura 17 Planta biogaacutes en la Regioacuten de OacuteHiggins para purines de cerdosFuente Genera Austral
⁴ Schwager Energy 2016
27
Estos reactores anaeroacutebicos trabajan a temperaturas de 32 a 42 degC (mesoacutefila) o 52 a 60degC (termoacutefilas) poseen sofisticados sistemas de control y estaacuten generalmente conectados a equipos de co-generacioacuten (electricidad y calor figura 18)
En teacuterminos generales la mayor parte de esta tecnologiacutea se ha incorporado de las experiencias extranjeras pero tambieacuten se estaacute desarrollando y aplicando tecnologiacutea propia para el tratamiento de purines en lecheriacuteas y suero en queseras Este es el caso de dos sistemas instalados por la empresa Schwager Energy (proyecto LampE Laacutecteos y Energiacutea) en la Regioacuten de los Lagos funcionando para digerir desechos de la produccioacuten quesera tales como suero lactosa y aguas de lavado La primera planta instalada en la ciudad de Purranque produce energiacutea eleacutectrica con una potencia instalada de 400 KW para venta al SIC (Sistema Interconectado Central) La segunda planta de este tipo en funcionamiento se encuentra en la ciudad de Osorno (Figura 19) y produce biogaacutes para reemplazo de gas licuado (GLP) en los procesos de produccioacuten de queso [16]
En el sector lechero se han implementado maacutes de una decena de biodigestores desde 20 a 300 vacas en ordentildea durante la uacuteltima deacutecada desarrollaacutendose en la Regioacuten de los Lagos modelos especiacuteficos de biodigestores para el tratamiento de desechos orgaacutenicos en lecheriacuteas En su mayoriacutea corresponden a sistemas de laguna con estructuras superiores flexibles de geomembrana (Figura 20) o reactores de hormigoacuten con gasoacutemetro flexible Estos sistemas producen biogaacutes para generar electricidad y energiacutea teacutermica El biol obtenido se aplica en las praderas como fertilizante natural
Uno de estos ejemplos es la planta de biogaacutes instalada en el Fundo ldquoEl Animardquo sector Purranque Regioacuten de los Lagos (Figura 21) este sistema aprovecha los purines generados en los patios de espera de la sala de ordentildea por una masa de 200 vacas promedio produciendo biogaacutes para calentar el agua requerida en los procesos de limpieza de equipos mejorando el proceso de canalizacioacuten de los purines y obteniendo digestato (residuo estabilizado de la biodigestion) cuya fase liacutequida (biol) se aplica en praderas mediante un sistema de riego Cabe destacar que en este proyecto las aguas servidas del bantildeo de los operarios son ingresadas a los biodigestores En el anexo 71 se presenta el resultado de un anaacutelisis de nutrientes de puriacuten crudo versus digestado para efectos comparativos
A escala domiciliaria se han instalado biodigestores de estructura riacutegida con buenos resultados donde se han hecho funcionar refrigeradores con biogaacutes Una de estas experiencias se realizoacute el antildeo 2008 en la comuna de Empedrado Regioacuten del Maule y otra el antildeo 2010 en Coltauco (Figura 10) En este tipo de biodigestor se incorporan excretas de gallinas cerdos y caballos Asiacute mismo en la Regioacuten de Los Riacuteos se han desarrollado iniciativas descritas en el punto 29
Finalmente si bien los rellenos sanitarios no son biodigestores propiamente tales una importante produccioacuten de biogaacutes en Chile se obtiene de la captacioacuten de eacuteste desde rellenos sanitarios como el caso del relleno Lomas Los Colorados de la empresa KDM en la Regioacuten Metropolitana (Figura 22)
En el Km 35 al sur de Puerto Montt la empresa REXIN utiliza el biogaacutes de su relleno sanitario para calentar los liacutequidos percolados y evaporarlos en una torre eliminando
Figura 18 Co-generacioacuten con grupo electroacutegeno de 200 KW a biogaacutes en planta de Genera Austral Fuente Biotecsur
Figura 19 (A - B) Planta de biogaacutes para residuos laacutecteos de Schwager Energy en Osorno 2016Fuente Biotecsur
Figura 20 Biodigestores de material flexible tipo laguna en la Regioacuten de los Lagos 2010Fuente Biotecsur
A
B
28
Figura 21 Biodigestores en fundo ldquoEl Animardquo sector Purranque 2014Fuente Biotecsur
Figura 22 Esquema de sistema de captacioacuten y transformacioacuten del biogaacutes en energiacutea eleacutectrica en el relleno sanitario Loma Los Colorados [17]Fuente elaboracioacuten propia
Figura 23 Sistema de Biodigestioacuten Predial para 40 vacas Chiscaihue 2015Fuente Biotecsur
Figura 24 Biodigestor estructura flexible tipo laguna Reumen 2015Fuente Biotecsur
asiacute riesgos de contaminacioacuten⁵ Es importante mencionar que los rellenos sanitarios no pueden considerarse tecnologiacuteas alternativas a los biodigestores puesto que la eficiencia de captacioacuten del biogaacutes generado en eacutestos dado que se trata de contenedores abiertos a la recepcioacuten de basura (no hermeacuteticos) fluctuacutea entre un 25 y 75 [18] Ello implica un desaprovechamiento de energiacutea e importantes emisiones de metano (un potente gas con efecto invernadero) a la atmoacutesfera Asimismo por el hecho que los nutrientes se mezclan con diversas sustancias toacutexicas del resto de basura en el caso de rellenos sanitarios no se produce biofertilizante aprovechable
29 Estado actual produccioacuten y uso de biogaacutes en la Regioacuten de Los Riacuteos
En la actualidad en la regioacuten se puede dar cuenta de tres experiencias piloto de produccioacuten de biogaacutes que permitiraacute generar energiacutea teacutermica para calentar agua y utilizarla en los diferentes procesos de produccioacuten o su uso en el hogar El primer piloto es un biodigestor para una lecheriacutea 40 vacas el segundo para una lecheriacutea de 70 vacas y tres pilotos domiciliarios
Caso 1En la localidad de Chiscaihue comuna de Riacuteo Bueno en noviembre de 2015 se instaloacute un SPB para 40 vacas utilizando un pozo como estructura soportante para el biodigestor y una cuacutepula flexible con geomembrana desmontable (Figura 23) El sistema cumple con tratar los purines de forma segura y limpia y generaraacute biogaacutes para calentar 80 litros de agua a 80degC y realizar el lavado de los equipos de la sala de ordentildea
Caso 2En la comuna de Paillaco sector Reumen en noviembre de 2015 se instaloacute un SPB para 70 vacas tambieacuten con sistema de cuacutepula flexible e impermeabilizacioacuten con geomembrana inferior lo que permite trabajar grandes voluacutemenes utilizando un pozo como estructura soportante del volumen interior (Figura 24) El sistema cumple con las normativas vigentes (DS 40 y DS 90) para el tratamiento de los purines de forma segura y limpia generando biogaacutes para calentar 150 litros de agua a 80degC y realizar el lavado de los equipos de la sala de ordentildea
⁵ Fuente wwwrexincl
Relleno sanitarioCampo de pozos
Estacioacuten de succioacuten y quema
Moacutedulos generadores
Transmisioacuten
Transformadores
29
Caso 3El antildeo 2015 la Gobernacioacuten Provincial de Valdivia desarrolloacute un estudio en el marco del proceso de modernizacioacuten y mitigacioacuten de riesgos del Ministerio del Interior sobre el autoabastecimiento hiacutedrico y energeacutetico a partir de la cosecha de aguas lluvias y la produccioacuten de biogaacutes a traveacutes del tratamiento de residuos orgaacutenicos que se llevoacute a cabo en zonas rurales de las comunas de Mariquina (sector costero) Maacutefil y Los Lagos (sector cordillerano) de la provincia de Valdivia proyecto en el cual se habilitaron tres pilotos con biodigestores de proceso continuo para uso domiciliario en la Provincia de Valdivia Los biodigestores operan con estieacutercol de bovino u ovino seguacuten sea la disponibilidad de recursos en cada sector Estos pilotos pretenden estimar la viabilidad del uso de energiacuteas proveniente de la generacioacuten de biogaacutes en sectores apartados de la provincia de Valdivia revalorizando los desechos animales disponibles disminuyendo la emisioacuten de metano y contribuyendo a suplir parte de la demanda energeacutetica necesaria en los hogares de familias rurales que trabajan economiacuteas de subsistencia o con micro emprendimientos cuyos procesos necesiten de energiacutea (ejemplo Artesaniacutea en lana especiacuteficamente el tentildeido de la misma) Estos pilotos estaacuten operando desde agosto de 2015 (figura 25)
210 Experiencias tecnoloacutegicas pertinentes a produccioacuten laacutectea ganadera
En la Regioacuten de Los Lagos existe la mayor cantidad de biodigestores del paiacutes relacionados con produccioacuten laacutectea ganadera existindo 3 tipos de instalaciones
Biodigestores de estructura riacutegida con gasoacutemetro externo de capacidad industrial Este tipo de plantas estaacuten instaladas en Purranque Osorno y Puerto Octay para tratar suero de leche en la produccioacuten quesera
Biodigestores de tipo laguna con estructura superior flexible (gasoacutemetro integrado) para lecheriacuteas principalmente para lecheriacuteas pequentildeas a medianas Este tipo de biodigestores estaacuten instalados en predios lecheros para tratar los purines generados en los patios de espera utilizando el biogaacutes para generar electricidad y calor
Biodigestores de tipo estructura riacutegida y gasoacutemetro flotante principalmente para instalaciones domiciliarias y sistemas de produccioacuten a pequentildea escala Como se mencionoacute anteriormente estos modelos de biodigestores se han instalado tambieacuten en la Regioacuten de los Riacuteos para tratar los desechos de los bantildeos y excrementos de animales
En los biodigestores domiciliarios las bostas recogidas se licuan con agua para ingresarlas al biodigestor (Figura 26) Junto con el puriacuten de animales se puede ingresar las aguas negras y agregar otros desechos orgaacutenicos disponibles como ldquobagazordquo de la produccioacuten de chicha excremento de perros excremento de aves gallinas etc
Figura 25 (A - B - C) Biodigestores de estructura rigida y domo flotante en la Regioacuten de Los Riacuteos 2015Fuente Valentina Torres (A) Patricio Castro (B y C)
A
B
C
30
Figura 26 (A-B) Recoleccioacuten mezcla y llenado biodigestor domiciliario 2008Fuente Biotecsur
Figura 28 Biodigestor estructura flexible para 80 vacas Puyehue 2013Fuente Biotecsur
Es importante destacar que los biodigestores de geomembrana flexible en su mayoriacutea son bolsas con una entrada y una salida por lo que no permiten una limpieza adecuada Esto provoca que se colmate o se sature de solidos (fibra) despueacutes de 2 a 3 antildeos aproximadamente en los casos en que el sustrato que ingresa contiene mucha fibra y poca agua obligando a reemplazar la bolsa completa Es por esta razoacuten que se recomienda instalar biodigestores con cuacutepula desmontable ya sea flexible o riacutegida con gasoacutemetro (Figura 27) que permita realizar limpieza y ademaacutes instalar un buen sistema de rejilla o separacioacuten de soacutelidos antes de ingresar al biodigestor
Ambas tecnologiacuteas Estructura Riacutegida (fibra de vidrio plaacutestico) y Estructura Flexible (figura 28) estaacuten disponibles en el sur de Chile Para predios con maacutes de 11 vacas y que producen en promedio maacutes de 100 litros de purines por diacutea es conveniente considerar biodigestores de estructura flexible ya que los voluacutemenes son maacutes grandes lo que dificulta trabajar con estructuras riacutegidas por los costos de transporte y montaje
Figura 27 Biodigestor domiciliario de estructura riacutegida y cuacutepula flexible para 20 cerdos biogaacutes para cocinar 2008Fuente Biotecsur
A B
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Alfredo Erlwein y Eliana Sotomayor
3 ESTIMACIOacuteN DE LA PRODUCCIOacuteN DE BIOMASA GENERACIOacuteN DE BIOGAacuteS Y SU POTENCIAL ENERGEacuteTICO
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31 Estimacioacuten de las distintas biomasas residuales agropecuarias disponibles para la generacioacuten de biogaacutes en la Regioacuten de Los Riacuteos
La biomasa es toda materia orgaacutenica⁶ en su estado inicial o aquella procedente de la transformacioacuten natural o artificial de la misma La bioenergiacutea o energiacutea de la biomasa corresponde a toda la energiacutea proveniente de la quema directa de materia orgaacutenica o a traveacutes de los combustible derivados de eacutesta (ya sea en estado gaseoso como el biogaacutes o en forma liacutequida como los biodiesel) [19] El hecho de que se trate de una transformacioacuten reciente excluye de este grupo a los combustibles foacutesiles como el carboacuten el petroacuteleo o el gas natural [19] [20] Seguacuten su origen la biomasa puede clasificarse en
Natural Corresponde a toda la materia orgaacutenica que se encuentra en la naturaleza sin ninguacuten tipo de intervencioacuten humana como por ejemplo el material orgaacutenico muerto en un bosque
Residual Proveniente de procesos orgaacutenicos (como los agropecuarios) o artificializados (como los agroindustriales) Algunas veces esta biomasa puede tener alguacuten valor y es posible su recoleccioacuten pasando de ser un residuo a un insumo productivo
Agriacutecola Corresponde a la biomasa de cultivos agriacutecolas
Es importante destacar que si bien la bioenergiacutea proveniente de biomasa agriacutecola (cultivos) es teacutecnicamente posible ha sido realizada en diversos paiacuteses y presenta un dilema eacutetico en relacioacuten a la seguridad alimentaria cuando superficies de aptitud agriacutecola son utilizadas para la generacioacuten de energiacutea y no para el suministro de alimentos Adicionalmente teniendo en cuenta las proyecciones mundiales del crecimiento demograacutefico y el aumento de la degradacioacuten de tierras producto del manejo inadecuado la erosioacuten el cambio climaacutetico y la viabilidad de la bioenergiacutea a traveacutes de cultivos agriacutecolas no resulta una alternativa sostenible y justa a los combustibles foacutesiles En contraposicioacuten la bioenergiacutea y en particular el biogaacutes proveniente de residuos agriacutecolas se visualiza como una tecnologiacutea clave en la transicioacuten hacia una era de energiacuteas renovables pues no solo utiliza como insumo desechos de un proceso anterior sino que permite generar energiacutea con bajo impacto ambiental y social En consideracioacuten con lo anterior el potencial de biogaacutes soacutelo se calculoacute en base a la existencia de residuos dejaacutendose fuera los cultivos agriacutecolas en este estudio
No obstante es relevante notar que en determinadas situaciones el uso de cantidades limitadas de cultivos agriacutecolas para la produccioacuten de biogaacutes podriacutea generar beneficios y externalidades positivas en la disminucioacuten de la presioacuten sobre el bosque en el caso de comunidades rurales que dependen de lentildea para la generacioacuten de calor y cocina (ver ejemplo en capiacutetulo 334)
⁶ Compuesto proveniente de restos de organismos vivos o muertos La parte viva son las raiacuteces de las plantas bacterias lombriacuteces algas hongos etc La parte muerta son los restos muertos o en descomposicioacuten hojarascas madera y estieacutercol wwwfaoorgdocrep009ah645sAH645S05htm
La bioenergiacutea y en particular el
biogaacutes provenientes de
residuos agriacutecolas se visualizan como
una tecnologiacutea clave
en la transicioacuten hacia una era de energiacuteas renovables
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311 Aspectos metodoloacutegicos
Para efectos de caacutelculo se consideraron diversas fuentes bibliograacuteficas disponibles en algunos casos el estudio se enfocoacute en anaacutelisis de casos detallaacutendose todos estos a lo largo del capiacutetulo Asimismo una importante base metodoloacutegica la constituyen tesis de pre y postgrado especiacuteficas en relacioacuten a estimacioacuten de potenciales de biogaacutes en la Regioacuten de Los Riacuteos [19] [20] [21] dirigidas por el primer autor de este capiacutetulo en donde se plantean estructuras y meacutetodos de investigacioacuten al tiempo que se generan bases de datos e informacioacuten relacionada Toda esta informacioacuten es actualizada en el presente estudio y ampliada a otros recursos no estudiados previamente Soacutelo se incluyeron recursos del sector agropecuario no consideraacutendose otras materias primas con potencial de produccioacuten de biogaacutes tales como los lodos de plantas de tratamiento de aguas o de salmonicultura Tampoco fueron considerados los cultivos agriacutecolas para bioenergiacutea puesto que tal como se analiza en el texto eacutestos son cuestionados ambiental y eacuteticamente a excepcioacuten de casos justificados de pequentildea escala
Dentro de los supuestos asumidos en este capiacutetulo se encuentran
Lecheriacuteas
Energiacutea biogaacutes=6 Kwhmsup3 (se asume 60 de metano) Dilucioacuten de purines constante y equivalente a 50 Periacuteodo produccioacuten lechevaca= 6 mesesantildeo⁷ Condiciones y superficie de corralanimal constante⁸ Produccioacuten de fecasanimal constante 10 del peso vivo⁹ Diferencia de pesoanimal seguacuten segmento productivo
Ferias Ganaderas
Funcionamiento 52 semanas antildeo 1 diacutea semana Permanencia de animales 15 diacuteas semana Rendimiento de estieacutercol liacutequido 40 msup3 de biogaacutes estieacutercol liacutequido
Productores de cerdos
Recoleccioacuten de estieacutercol 40 de estimacioacuten en base a diversas situaciones animales en pastoreo pastoreo con encierro nocturno y estabulacioacuten permanente
Rendimiento de estieacutercol liacutequido 60 msup3 estieacutercol liacutequido
Aves
70 msup3 biogaacutes msup3 estieacutercol
⁷ Se asume que en la AFC y pequentildea agricultura los partos y produccioacuten lechera se concentran en el periacuteodo primaveral tendiendo a la estacionalidad maacutes que al funcionamiento continuo Asimismo se asume que en este segmento productivo los periacuteodos de lactancia son menores que en los planteles altamente tecnificados o de gran escala
⁸ La cantidad de purines de un plantel estaacute determinada por la capacidad de recoleccioacuten de estieacutercol (principalmente en los patios de espera) y el grado de dilucioacuten (determinado fuertemente por la separacioacuten de aguas lluvias a traveacutes de techumbre y canaletas) La extensioacuten de los patios y techumbres variacutea sustantivamente entre planteles variabilidad que se obviacutea para efectos de caacutelculo
⁹ Como se aprecia posteriormente se establecen pesos por animal diferentes para cada tamantildeo de plantel bajo la premisa que planteles maacutes grandes y tecnificados presentaraacuten animales maacutes grandes (vacas de alta produccioacuten) que planteles menores
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Cerveceriacuteas
El porcentaje de metano de este tipo de biogaacutes es de 70 (alto) entonces la cogeneracioacuten tiene mayor eficiencia que generacioacuten de purines en AFC logrando 3Kwh teacutermico y 25Kwh eleacutectricomsup3 de biogaacutes
En este estudio se analizoacute la biomasa residual agroalimentaria disponible en la Regioacuten de Los Riacuteos con potencial para generacioacuten de biogaacutes clasificaacutendola como biomasa residual huacutemeda y biomasa residual soacutelida (Figura 29)
Figura 29 Clasificacioacuten de biomasas agropecuarias residuales analizadas en este estudio (adaptado de CNE-GTZ [22])
BIOMASA
Biomasa soacutelida
Biomasa liacutequida
Estieacutercol aviacutecola
Industria cervecera
Estieacutercol vacuno
Estieacutercol porcino
Ferias ganaderas
Industria quesera
Residuos de matadero
Dado que las diferentes biomasas variacutean en formato (liacutequido o soacutelido) el contenido de humedad y potencial de generacioacuten de biogaacutes no son presentadas comparativamente en este capiacutetulo sino en el proacuteximo en teacuterminos de produccioacuten de biogaacutes potencial
312 Biomasa residual liacutequida
Se considera biomasa residual liacutequida a aquellos residuos que contienen menos del 10 de materia seca Entre ellos es posible destacar a los residuos provenientes del tratamiento de aguas residuales domiciliarias la agroindustria y los procesos agropecuarios (purines de porcino y vacuno) [20]
3121 Puriacuten de vacuno de lecheriacutea
El puriacuten de vacuno corresponde a la mezcla producida por las excretas y orina de las vacas el agua utilizada para el lavado de las instalaciones del plantel y las aguas lluvias captadas en los corrales de espera En el caso de las lecheriacuteas de la zona sur de Chile debido a la caracteriacutestica climaacutetica de alta pluviosidad las aguas lluvia y las aguas de lavado (de equipos e infraestructura) representan casi la mitad de los purines generados en las lecheriacuteas [20]
37
En la regiones de Los Riacuteos y Los Lagos una vaca en ordentildea produce en promedio 105 litros puriacutendiacuteasup1ordm En general la generacioacuten de purines estaacute determinada por el manejo a nivel predial el sistema de produccioacuten ya sea estabulado (con recoleccioacuten de excretas) o en base a pastoreo (excretas en potrero no son utilizables) [21] y las dimensiones del patios de espera que determinan en gran medida la cantidad del agua lluvia colectada En la Regioacuten de Los Riacuteos los animales estabulados no alcanzan el 5 por lo cual la gran mayoriacutea del estieacutercol generado de caracteriacutesticas soacutelidas no es recolectado quedando como abono en los potreros pastoreados [22]
De acuerdo a la literatura y entrevistas realizadas a productores de la regioacuten de Los Riacuteos se determinoacute que un animal produce en excretas el equivalente al 10 de su peso vivo al diacutea y la dilucioacuten de las excretas es de aproximadamente un 50 [20] lo que resulta en una produccioacuten de puriacuten equivalente al 20 del peso vivo por vaca al diacutea Es importante considerar que lo anterior estima solo el periodo colectable el que corresponde entre a 3 a 4 horas diarias por 6 meses al antildeo por vaca en el caso de las explotaciones pequentildeas y medianas
Conjuntamente se determinoacute el peso promedio de la vaca en ordentildea de acuerdo a la clasificacioacuten de estratos seguacuten tamantildeo predial Los estratos se determinaron de acuerdo a la tenencia de vacas promedio en ordentildea por productor siendo mayor el peso en los planteles de mayor tamantildeo Esta segmentacioacuten se realizoacute en base a la clasificacioacuten realizada por el Instituto Nacional de Estadiacutesticas (INE) [23] el cual define como pequentildeos productores lecheros a aquellos que poseen un rebantildeo ganado de entre 10 a 49 cabezas De la misma manera el Instituto de Desarrollo Agropecuario (INDAP) se refiere a este segmento como Agricultura Familiar Campesina (AFC)rdquo sup1sup1 Para el segmento superior a 50 vacas promedio en ordentildea se realizoacute el anaacutelisis tambieacuten en base a la informacioacuten entregada por la Encuesta de Ganado Bovino [23] Los resultados se presentan en la tabla 6 Detalles de caacutelculo y coeficientes en anexo 731
sup1sup1 Los estratos definidos para el segmento de AFC se estructuraron en base a la informacioacuten entregada por los programas de fomento SAT PAP PDTI y PRODESAL de INDAP
sup1ordm Variacutea entre 34 a 260 lt puriacuten vaca diacutea
Tabla 6 Detalle de nuacutemero de animales y produccioacuten de purines por tamantildeo de explotacioacuten
Vacas en Vacas en Pesovaca Establo Purines ordentildea ordentildea (kg)sup1sup2 (hrdiacutea) (msup3antildeo)
0 a 9 1625 450 3 3336 10 a 24 4288 450 3 8804 25 a 49 3453 500 4 10503 50 a 99 8751 500 4 26618 100 a 299 17967 550 4 60115 300 y mas 81153 600 4 296208 Total 115148 405584
Fuente elaboracioacuten propia en base a INE 2011 [23]
Un animal produce en excretas el
equivalente al 10 de su peso vivo al diacutea y la dilucioacuten de las excretas es de
aproximadamente un 50
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De acuerdo a la tabla 6 se puede determinar que la Regioacuten de Los Riacuteos genera anualmente 405 mil msup3 de purines provenientes de la lecheriacutea de los cuales el 56 corresponde a explotaciones de pequentildeos productores
3122 Estieacutercol de porcino
El sector porcino no presenta cifras significativas en la Regioacuten de Los Riacuteos [24] A pesar de la existencia de empresas que elaboran productos en base a carne de cerdo en la regioacuten la mayoriacutea obtiene la materia prima desde criaderos ubicados en otras regiones como La Araucaniacutea y Biacuteo Biacuteo incluso a traveacutes de importaciones desde Canadaacute y Estados Unidos [25] No obstante la crianza de cerdos constituye una actividad que genera aportes a la economiacutea local especialmente en zonas rurales y sub-urbanas
Para propoacutesitos del estudio se estimoacute la disponibilidad de biomasa residual huacutemeda proveniente de la crianza de cerdo a partir de tres tamantildeos de explotacioacuten Ademaacutes se asumioacute una produccioacuten de 0003 msup3 de estieacutercoldiacutea [26] y una eficiencia de recoleccioacuten de un 40 En la tabla 7 se determina el total de cabezas de cerdo por estrato y la disponibilidad de produccioacuten anual de biomasa para este rubro en Los Riacuteos Detalles de caacutelculo y coeficientes en anexo 731
sup1sup2 Datos de peso de animales fueron obtenidos de entrevistas a productores de la Regioacuten
Tabla 7 Detalle de nuacutemero de cabezas de cerdo y produccioacuten de purines por tamantildeo de explotacioacuten en la Regioacuten de Los Riacuteos
Rango Cabezas de cerdos Estieacutercol (msup3antildeo)Menos de 50 cabezas 31924 13983Maacutes de 50 y menos de 500 1594 698Maacutes de 500 700 307Total 34218 14988
Fuente Elaboracioacuten propia en base al Censo Silvoagropecuario 2007 [24]
De acuerdo a la tabla anterior la disponibilidad de materia orgaacutenica generada por la produccioacuten de porcinos en la Regioacuten de los Riacuteos es de 15 mil msup3antildeo El segmento que corresponde a la agricultura familiar campesina (menos de 50 cabezas de porcino) genera un 93 de la biomasa total de excretas de porcinos producida en la regioacuten
3123 Ferias ganaderas
En la Regioacuten de Los Riacuteos existen dos ferias de remate FEGOSA ubicada en la comuna de Paillaco y Tattersall ubicada en la comuna de Riacuteo Bueno Para la estimacioacuten de la produccioacuten de biomasa (principalmente purines bovinos pero tambieacuten excretas de otras especies asiacute como residuos orgaacutenicos de las faenas) se utilizoacute la informacioacuten que ambos establecimientos publican semanalmente sobre precios y cantidad de animales rematados ademaacutes de la informacioacuten proveniente de entrevistas Detalle de entrevistas anexo 74
La disponibilidad de materia orgaacutenica
generada por la produccioacuten de porcinos en la Regioacuten de Los
Riacuteos es de 15 mil msup3antildeo
39 Tabla 8 Puriacuten producido seguacuten tipo de animal Tattersall Tabla 9 Puriacuten producido seguacuten tipo de animal FEGOSA
En relacioacuten al manejo de purines Tattersall almacena las aguas de lavado y posteriormente las traslada a una planta procesadora que filtra y separa los compuestos soacutelidos (excretas) de los liacutequidos Los liacutequidos son eliminados a traveacutes del alcantarillado y los soacutelidos son incorporados a las demaacutes excretas producidas semanalmente por los animales rematados y luego son retirados del recinto (anexo 742 entrevista Tattersal) FEGOSA por su parte realiza un manejo similar con las aguas de lavado Estas son almacenados en dos pozos purineros y una vez que los pozos se encuentran llenos los purines son trasladados a una planta procesadora (anexo 745 entrevista FEGOSA)
Para la determinacioacuten de la disponibilidad de biomasa residual huacutemeda de las ferias de ganado se analizaron datos de la temporada 2014 considerando 51 remates para el caso de Tattersal y 52 para FEGOSA Ademaacutes seguacuten informacioacuten recopilada en terreno se determinoacute una permanencia de 15 diacuteas promedio de los animales en ambas ferias
Los paraacutemetros utilizados para determinar la cantidad de puriacuten producido por animal se obtuvieron del estudio de Deublein y Steinhauser [32] (informacioacuten detallada en el anexo 731) En las tablas 8 y 9 se detallan las cantidades de estieacutercol liacutequido producido seguacuten tipo de animal para cada feria
Feria Tipo de Puriacuten animal Cabezasantildeo (msup3antildeo)
Bovinos 40197 123000
Tattersall Porcinos 2686 827
Ovinos 3599 1455
Equinos 7 18
Total 46489 125308
Feria Tipo de Puriacuten animal cabezasantildeo (msup3antildeo)sup1sup3
Bovinos 34676 57909
FEGOSA Porcinos 1785 280
Ovinos 1784 670
Equinos 258 664
Total 38503 59523
sup1sup3 Diferencias en produccioacuten de puriacutencabeza entre ferias se debe a diferente tipos de ganado en remates En el caso de vacunos dado por proporciones de vacas vacunos de engorda vacas de produccioacuten lechera bueyes toro de reproduccioacuten vacunos joacutevenes (2 antildeos) y ternero de crianza (1 antildeo) Vacas vacunos de engorda
Seguacuten las tablas anteriores es posible determinar que la mayor cantidad de materia orgaacutenica es producida en Tattersall la que junto con la biomasa generada por FEGOSA suman aproximadamente 185 mil msup3 de biomasa residual liacutequida proveniente de ferias ganaderas en la Regioacuten de Los Riacuteos
3124 Industria quesera
Las materias primas animales y vegetales para la elaboracioacuten de productos alimenticios generan abundantes residuos susceptibles de ser aprovechados para la produccioacuten de biogaacutes El uso de estos residuos incrementa la productividad en las plantas productoras dando simultaacuteneamente una solucioacuten a problemas ambientales
Fuente Elaboracioacuten propia Fuente Elaboracioacuten propia
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Dentro de los residuos provenientes de la agroindustria con mayor potencial en la Regioacuten de Los Riacuteos se encuentra la industria laacutectea y caacuternica [27]
En la Regioacuten se elaboran diversos productos derivados de la leche tales como quesos queso fresco y quesillo leche fluida mantequilla crema fresca manjar yogurt y otros siendo quesos dentro de los productos con igual unidad de medida (kilogramos) el producto que presenta mayor elaboracioacuten (kg) [28] Por otro lado de la totalidad de los productos laacutecteos la produccioacuten de queso es la uacutenica que genera un residuo (o subproducto seguacuten el uso que se le deacute) de alta carga orgaacutenica llamado ldquolactosuerordquo
El lactosuero fue considerado por largo tiempo como un desecho difiacutecil de tratar y eliminar debido a las grandes cantidades producidas en la industria del queso Sin embargo actualmente es una de las materias primas maacutes usadas en el aacutembito alimentario Su principal aplicacioacuten es la alimentacioacuten animal especialmente como sustituto de la leche en la alimentacioacuten de criacuteas de rumiantes y porcinos pero tambieacuten en procesos de criacutea y engorde Sin embargo la recogida y posterior secado del lactosuero para la obtencioacuten de productos en polvo resulta uacutenicamente rentable para grandes voluacutemenes de lactosuero por lo que las pequentildeas y medianas queseriacuteas no pueden almacenar en sus instalaciones las cantidades necesarias para rentabilizar su transporte En estos casos las opciones de gestioacuten pasan por su eliminacioacuten mediante vertido la aplicacioacuten a terrenos o su uso directo en alimentacioacuten animal alternativas que sin embargo presentan riesgos tanto ambientales como sanitarios si no se realizan de manera adecuada y controlada Hoy en diacutea la posibilidad de introducir un tratamiento bioloacutegico para el lactosuero como la digestioacuten anaerobia se presenta como una opcioacuten factible que puede permitir gestionar y valorizar econoacutemicamente este sustrato gracias al aprovechamiento energeacutetico del biogaacutes [29] [25]
En la Regioacuten de Los Riacuteos la produccioacuten de queso fue de 515 millones de kilogramos durante el 2013 cifra inferior en -01 (003 millones de kilos menos) que el 2012 representando 444 del total de queso producido a nivel nacional [28] Actualmente en la Regioacuten existen 39 faacutebricas en funcionamiento autorizadas por el Servicio de Salud (anexo 732) las cuales para fines praacutecticos de este estudio seraacuten divididas en laacutectea mayor y laacutectea menor seguacuten se define a continuacioacuten
bull Laacutectea mayor corresponde a las plantas lecheras cuyos antecedentes productivos son recopilados mensualmente por la Oficina de Estudios y Poliacuteticas Agrarias ODEPA Se le denomina mayor porque entre ellas se encuentran las empresas que procesan un volumen de leche superior a la industria laacutectea menor [28]
bull Laacutectea menor corresponde a las empresas cuyos antecedentes son recopilados trimestralmente por el Instituto Nacional de Estadiacutesticas y que en general cuentan con niveles de produccioacuten menor [28]
En este estudio se asumioacute que la mayor parte de estos residuos corresponden a lactosuero sin considerar los residuos provenientes del lavado de estanques derrames u otros Ademaacutes de acuerdo a informacioacuten bibliograacutefica [27] y datos recopilados en entrevistas a productores se estimoacute que por kilogramo de queso producido se generan 9 kilogramos de suero
41
Tabla 10 Generacioacuten anual de suero huacutemedo seco y materia orgaacutenica en la Regioacuten
INDUSTRIA Queso promedio Suero huacutemedo Suero seco Materia orgaacutenica anual 2013-2014 (kg) (kg) (kg) (Ton MS)Laacutectea menor 1458477 13126289 787577 689Laacutectea mayor 49843252 448589264 26915356 23551Total 51301728 461715552 27702933 24240
Seguacuten la tabla 10 la disponibilidad estimada de materia orgaacutenica proveniente de la industria quesera en la Regioacuten de Los Riacuteos es de 24 mil toneladas de las cuales el 3 corresponde a productores del segmento ldquolaacutectea menorrdquo
3125 Residuos de beneficio de ganado (mataderos)
La actividad industrial de matanza de ganado genera una gran cantidad de residuos soacutelidos de variada composicioacuten provenientes de las diferentes etapas del proceso Dentro de estos residuos soacutelidos se encuentran subproductos no utilizados (viacutesceras verdes cabezas patas) subproductos utilizados (viacutesceras rojas cuero) grasas estieacutercol contenido ruminal y decomisos de matadero Estos residuos suponen un sustrato muy adecuado para la biometanizacioacuten [30]
Aproximadamente entre un 20 y un 50 del peso del animal no es apto para el consumo [20] Por lo tanto la mayor parte de los desechos deben manejarse cuidadosamente en lo referente a su minimizacioacuten recoleccioacuten procesamiento y uso (reutilizacioacuten) lo que disminuye considerablemente los dantildeos ocasionados al medio ambiente a los recursos naturales renovables y a la salud humana [30]
Para el anaacutelisis potencial de produccioacuten de biogaacutes a partir de residuos de mataderos en la Regioacuten de Los Riacuteos en base a la metodologiacutea desarrollada por Vermehren [27] se cuantificaron los residuos de dos mataderos autorizados Frigoriacutefico Valdivia y Frigoriacutefico Balmaceda (en adelante FRIVAL y FRIGOBAL respectivamente) Para poder determinar la cantidad de residuos de beneficio de ganado soacutelo se consideraron ambas plantas de procesamiento dejando de lado otras fuentes posibles tales como mataderos clandestinos o faenamientos realizados en sectores rurales En el caso de la planta FRIGOBAL el flujo de residuos anuales se encuentra disponible en la Superintendencia de Servicios Sanitarios (SISS) y se utilizoacute como base la misma informacioacuten utilizada para la planta FRIVAL (Tabla 33 anexo 731)
De esta forma seguacuten el promedio de la produccioacuten regional de queso para laacutectea mayor y laacutectea menor entre los antildeos 2013 y 2014 con datos de ODEPA y la cantidad de suero generado por unidad de queso producido se estimoacute la generacioacuten anual de lactosuero para la regioacuten (ver tabla 10) Detalle de coeficientes de caacutelculo en tabla 32 anexo 731
La disponibilidad estimada de
materia orgaacutenica proveniente de la industria quesera
en la Regioacuten de Los Riacuteos es de
24 mil toneladas
Fuente Elaboracioacuten propia
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Para estimar los residuos de ambos mataderos se utilizoacute como base lo expuesto en la Declaracioacuten de Impacto Ambiental de la planta FRIVAL presentado en el Sistema de Evaluacioacuten Ambiental [24] en donde se caracterizan sus RILEs (tabla 34 anexo 731) El volumen del flujo diario de residuos liacutequidos generados en la planta FRIVAL es de 650 msup3 [31] asumiendo un funcionamiento de la planta durante los 365 diacuteas del antildeo De acuerdo a esto y considerando los datos presentados en las tablas 33 y 35 del anexo 731 se obtuvieron los valores de materia seca La cantidad total de materia orgaacutenica para la planta FRIVAL fue de 495 tonantildeo y FRIGOBAL 25 tonantildeo
313 Biomasa residual soacutelida
La biomasa residual soacutelida incluye a todos los productos orgaacutenicos no utilizados en las actividades agriacutecolas y ganaderas las forestales y la de los procesos de las industrias agroalimentarias y de transformacioacuten de la madera Algunos ejemplos de este tipo de biomasa son la paja el orujo desechos de poda y raleos aserriacuten residuos de matadero aceites y grasas lodos provenientes de plantas de tratamiento de aguas (industriales y domeacutesticas) residuos soacutelidos urbanos y estieacutercol aviacutecola [20]
3131 Estieacutercol aviacutecola
El estieacutercol aviacutecola se considera como biomasa residual soacutelida para las aves destinadas a la produccioacuten de carne este estieacutercol se halla mezclado con una cama de aserriacuten denominaacutendose Guano de Ave para Carne (GAC) [20]
En este estudio se clasificoacute la produccioacuten de aves para la Regioacuten de Los Riacuteos en dos estratos definidos como pequentildea y mediana explotacioacuten [32] La disponibilidad de biomasa se estimoacute asumiendo que la produccioacuten diaria de estieacutercol liacutequido por ave es de 00001 msup3 [33] [26] con una eficiencia de recoleccioacuten del 50 A continuacioacuten la tabla 11 detalla la cantidad de biomasa disponible en pequentildeas y medianas explotaciones Seguacuten eacutesta la produccioacuten anual de biomasa residual soacutelida proveniente de las pequentildeas y medianas explotaciones de la Regioacuten de Los Riacuteos es de 66 mil msup3 al antildeo
Rango Total aves Estieacutercol animal (msup3antildeo)Pequentildeas explotaciones 270000 4928Medianas explotaciones 95000 1734Total 365000 6662
Tabla 11 Estieacutercol de aves seguacuten tamantildeo de explotacioacuten
El estieacutercol aviacutecola se considera
como biomasa residual soacutelida
a diferencia del estieacutercol
bovino y que al combinarse con agua (purines)
se clasifica como biomasa liacutequida
Fuente Elaboracioacuten propia
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3132 Industria cervecera
La elaboracioacuten de la cerveza trae consigo la generacioacuten de residuos soacutelidos tales como orujo cerveceros (o bagazo) levaduras y los lodos generados durante el tratamiento de las aguas residuales En particular el bagazo constituye un residuo con valor ganadero bovino dado su alto contenido caloacuterico y alta palatabilidad pese a sus restricciones de aprovechamiento dada su raacutepida perecibilidad En caso de no poder aprovecharse estos residuos el proceso de digestioacuten anaerobia ofrece ventajas sustanciales para el tratamiento de los residuos orgaacutenicos generados por esta industria dada la posibilidad de generar energiacutea renovable a traveacutes de la generacioacuten de biogaacutes [34] En particular el bagazo dado su contenido caloacuterico presenta una buena generacioacuten de biogaacutes
El consumo de cerveza artesanal en Chile equivale soacutelo al 2 del total del mercado de bebestibles pero ha ido creciendo con fuerza en un orden del 30 anual [35]
Debido a su popularidad la industria de la cerveza se ha ido diversificando Es por eso que hoy en diacutea se puede hablar de tres categoriacuteas los cerveceros caseros las mini cerveceriacuteas y las cerveceriacuteas industriales [36]
bull Los cerveceros caseros poseen equipos rudimentarios que permiten repetir de forma casera la misma receta en distintas producciones
bull Las mini cerveceriacuteas (cerveceros artesanales pequentildeos fabricantes) tienen un equipamiento maacutes sofisticado que el de los cerveceros caseros tanques bombas filtros entre algunos pero no llegan al nivel de industrializacioacuten que otras cerveceriacuteas
bull Las cerveceriacuteas industriales poseen mayor equipamiento y tecnologiacutea en el proceso produciendo miles de litros que son comercializados en el mercado nacional e internacional
En la Regioacuten de Los Riacuteos la produccioacuten de cerveza ha aumentado considerablemente durante los uacuteltimos antildeos existiendo actualmente un total de 23 cerveceriacuteas formalizadas y 8 en viacuteas de formalizacioacuten [37]
Del grupo de las 23 empresas formalizadas existentes en la Regioacuten de Los Riacuteos se determinoacute la produccioacuten de bagazo para 4 empresas representativas del grupo de mini cerveceriacuteas (cerveceros artesanales pequentildeos fabricantes) De acuerdo a la informacioacuten recopilada en entrevistas realizadas a los productores (anexo 77) se estimoacute una equivalencia de 3 a 4 kilos de malta por litro de cerveza y un 27 de materia seca para bagazo seguacuten lo determinado en anaacutelisis de laboratorio A continuacioacuten en la tabla 12 se detalla la produccioacuten de bagazo para cada empresa
44
Tabla 12 Produccioacuten de cerveza y bagazo para 4 empresas de la Regioacuten de Los Riacuteos
Empresas Litros cerveza antildeo Kg maltaantildeo Kg bagazoantildeoA 204000 51000 86400B 16800 4800 8132C 7680 2400 4066D 14400 4800 8132Total 242880 63000 106730
En base a informacioacuten recopilada se estimoacute que la produccioacuten de cerveza de los 4 productores presentados en la tabla 12 representan el 5 de la produccioacuten de la Regioacuten Es decir la produccioacuten de cerveza de la Regioacuten de Los Riacuteos bordea los 50 mil hectolitros lo que representa una produccioacuten de 2 mil toneladas de bagazo al antildeo
32 Potencial teoacuterico de biogaacutes a partir de las biomasas disponibles
321 Aspectos metodoloacutegicos
Este capiacutetulo tiene como objetivo estimar el potencial teoacuterico de biogaacutes es decir la metanizacioacuten de toda la materia orgaacutenica disponible seguacuten se calculoacute en el capiacutetulo anterior Es importante afirmar que pese a que los recursos de biomasa pueden variar bastante a lo largo del paiacutes o incluso el mundo la produccioacuten de biogaacutes por tipo de biomasa particular deberiacutea ser relativamente constante dado que la biodigestioacuten es un proceso relativamente invariante si se cumplen condiciones miacutenimas de funcionamiento Es por ello que utilizar datos referenciales de otros paiacuteses de condiciones similares (como paiacuteses con clima templado lluvioso como en la Regioacuten de los Riacuteos) constituye una fuente de informacioacuten relativamente confiable respecto de las producciones potenciales Desgraciadamente las tecnologiacuteas para pequentildeos y grandes predios o industrias existentes difieren mucho respecto a costos y a rendimientos por lo que realizar generalizaciones es riesgoso e impreciso Por esta razoacuten se decidioacute utilizar los factores de conversioacuten estandarizados y maacutes frecuentes en la bibliografiacutea existente de manera de lograr representatividad de la informacioacuten
En la tabla 13 se muestran los factores de conversioacuten de biogaacutes seguacuten la fuente de la biomasa estimados a partir de datos bibliograacuteficos [1] En el caso de los purines de lecheriacutea el factor de conversioacuten surge ademaacutes de la experiencia de la empresa Biotecsur en lecheriacuteas de las regiones del sur de Chile En el caso del bagazo de cerveceriacutea el valor fue estimado en base a resultados experimentales de produccioacuten de biogaacutes a partir de bagazo cervecero realizados por el autor en el Instituto de Ingenieriacutea Agraria y Suelos Universidad Austral de Chile
Fuente Elaboracioacuten propia
45
Rango Total purines (msup3antildeo) Biogaacutes (msup3 antildeo) 0 a 9 3336 83408 10 a 24 8804 220095 25 a 49 10503 262572 50 a 99 26618 665441 100 a 299 60115 1502865 300 y maacutes 296208 7405211 TOTAL 405584 10139592
Tabla 13 Factores de conversioacuten de materia orgaacutenica en biogaacutes
Tabla 14 Potencial valor teoacuterico de generacioacuten de biogaacutes a partir de la digestioacuten anaeroacutebica de purines de vacunos de lecheriacutea
Biomasa Factor conversioacuten Biogaacutes (Lt) Biomasa (kg o Lt)sup1⁴ Lecheriacuteas - purines 25Queseriacutea-suero 46Ferias ganaderas-estieacutercol 40Cerdos- estieacutercol 40Aves-estieacutercol 70Bagazo de cerveceriacutea 110
De esta manera con los factores de conversioacuten y en base a las cantidades de biomasa disponibles abordadas en el capiacutetulo anterior se calcularon los potenciales regionales de biogaacutes Ademaacutes del caacutelculo de los potenciales regionales totales se calculoacute el potencial de generacioacuten de biogaacutes de la produccioacuten a pequentildea escala esto es cultivos en agricultura familiar campesina (Agricultura de Subsistencia y Pequentildeo Agricultor) produccioacuten laacutectea menor (suero) productores de cerdos de menos de 50 cabezas y pequentildeas explotaciones de aves y cerveceriacutea artesanal
322 Potencial teoacuterico de biogaacutes de biomasa residual liacutequida
3221 Puriacuten de vacuno de lecheriacutea
El caacutelculo del potencial de generacioacuten de metano a partir del puriacuten de vacuno se realizoacute para productores con menos de 50 vacas en ordentildea mediante la informacioacuten proveniente del INDAP y para productores con un plantel mayor a 50 vacas en ordentildea de acuerdo a la informacioacuten obtenida por el INE En la tabla 14 se presenta el total de purines producidos por vacunos en ordentildea en la Regioacuten de Los Riacuteos seguacuten los resultados obtenidos en el capiacutetulo 31 Sobre la base de esta informacioacuten se calculoacute un valor teoacuterico de generacioacuten de biogaacutes para cada segmento En el anaacutelisis se consideroacute que por cada msup3 de puriacuten se producen 25 msup3 de biogaacutes
sup1⁴ Kiloacutegramos en caso de residuos soacutelidos litros en caso de residuos liacutequidos
El caacutelculo del potencial de
generacioacuten de metano a partir del
puriacuten de vacuno se realizoacute para
productores con menos de 50 vacas
en ordentildea mediante la informacioacuten
proveniente de INDAP
Fuente Elaboracioacuten propia
Fuente Elaboracioacuten propia
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3222 Estieacutercol de porcino
En la tabla 15 se presenta el potencial teoacuterico de generacioacuten de biogaacutes a partir de la digestioacuten anaerobia de estieacutercol para cada tamantildeo del productor seguacuten cabezas de ganado porcino el cual fue determinado en este capiacutetulo Para los caacutelculos se consideroacute una eficiencia de recoleccioacuten de materia orgaacutenica del 40 y una produccioacuten de 40 msup3 por cada msup3 de estieacutercol
Tabla 15 Produccioacuten de biogaacutes porcino
Tabla 16 Produccioacuten estimada de biogaacutes para las industrias laacutecteas de la Regioacuten de Los Riacuteos
Rango Total estieacutercol liacutequido Biogaacutes (msup3antildeo) (msup3animalantildeo) Menos de 50 cabezas 13983 559308Maacutes de 50 y menos de 500 698 27927Maacutes de 500 307 12264Total 599499
3223 Ferias ganaderas
Para el caso de ferias ganaderas se consideroacute una produccioacuten de 40 msup3 de biogaacutes por cada msup3 de puriacuten estieacutercol Por lo tanto la produccioacuten potencial de biogaacutes al antildeo para Tatterssall y FEGOSA es de 5012331 msup3 y 2380917 msup3 respectivamente
3224 Residuos de la industria quesera
Considerando un promedio entre el valor superior e inferior del rango expuesto en el anexo 76 y un rendimiento de biogaacutes de 875 (msup3Ton MOS) se calculoacute la cantidad de biogaacutes para la industria laacutectea mayor y menor Para la industria laacutectea mayor tambieacuten se calculoacute a nivel de planta obtenieacutendose los siguientes resultados
INDUSTRIA Materia orgaacutenica (Ton MS) Biogaacutes (msup3 antildeo)Laacutectea Menor 689 602989Laacutectea Mayor 23551 20607069Total regioacuten 24240 21210058
3225 Mataderos
Para el caacutelculo de potencial de produccioacuten de biogaacutes de FRIVAL las grasas fueron separadas de los RILEs seguacuten lo sentildealado en la Declaracioacuten de Impacto Ambiental (SEIA 2005) Por lo tanto para el caacutelculo total de biogaacutes se analizoacute por una parte el potencial de las grasas y por otra el potencial del resto del RIL utilizando en ambos casos factores de conversioacuten especiacuteficos para las grasas y para el RIL
Fuente Elaboracioacuten propia
Fuente Elaboracioacuten propia
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Paraacutemetro Biogaacutes (msup3antildeo)Soacutelidos suspendidos 174331Aceites y grasas 87329TOTAL 261660
Tabla 17 Potencial de biogaacutes Planta FRIVAL
Cabe destacar que tal como se aprecia en la tabla 34 del anexo 731 los valores de soacutelidos suspendidos sumados a los de aceites y grasas son significativamente inferiores a los de la DBO5 (que es una variable indicadora de la cantidad de materia orgaacutenica disponible para los microorganismos) Sin embargo no se encontraron indicadores adecuados para transformar esta uacuteltima variable en biogaacutes por lo tanto se utilizaron los soacutelidos suspendidos y las grasas para esto de modo que es posible una subestimacioacuten del potencial para esta industria [27] Los resultados se muestran en la tabla 17
Para estimar los residuos generados en la planta FRIGOBAL se consideroacute el volumen de RILEs generados seguacuten lo sentildealado por la Superintendencia de Servicios Sanitarios informacioacuten que entregoacute a este organismo la planta de tratamiento de aguas residuales de la empresa Essal para el antildeo 2011 en la comuna de La Unioacuten [27] De acuerdo a estos datos se estimoacute el potencial de produccioacuten de biogaacutes del frigoriacutefico En la tabla 18 se sentildeala el potencial de produccioacuten de biogaacutes para ambas empresas
Tabla 18 Potencial regional de generacioacuten de biogaacutes en la industria de matadero
Planta Biogaacutes (msup3antildeo)FRIVAL 261660FRIGOBAL 13269Total 274929
323 Potencial teoacuterico de biogaacutes de biomasa residual soacutelida
3231 Estieacutercol aviacutecola
De acuerdo al total de biomasa residual determinada se calculoacute el potencial teoacuterico de biogaacutes generado a partir del estieacutercol de la crianza y engorde de aves para pequentildeas y medianas explotaciones en la Regioacuten de Los Riacuteos En la tabla 19 se presenta el potencial teoacuterico de biogaacutes generado a partir del estieacutercol de la crianza y engorde de aves para pequentildeas y medianas explotaciones de la regioacuten
Para los caacutelculos se estimoacute una eficiencia de recoleccioacuten de biomasa de un 40 y una produccioacuten de 70 msup3 de biogaacutes por cada msup3 de estieacutercol
Fuente Elaboracioacuten propia
Fuente Elaboracioacuten propia
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Rango Estieacutercol (msup3 antildeo) Biogaacutes (msup3 antildeo)Pequentildeas explotaciones 4928 344925Medianas explotaciones 1734 121363TOTAL 6662 466288
3232 Residuos de la industria cervecera
En la tabla 20 se muestra el potencial teoacuterico regional de generacioacuten de biogaacutes a partir de los desechos soacutelidos de la industria de la cerveza Para el caacutelculo se consideroacute que por cada kilo de bagazo se producen 110 lt de biogaacutes y se asume que 4 cerveceriacuteas entrevistadas constituyen el 5 del mercado cervecero regional y un 20 de la cerveza artesanalsup1⁵ En cualquier caso el caacutelculo de biogaacutes entregado corresponde al potencial total teoacuterico regional Dado que en el caso de cerveceriacuteas grandes comuacutenmente utilizan el bagazo como subproducto para la alimentacioacuten animal el potencial praacutectico estariacutea sobre estimado
Tabla 20 Potencial de generacioacuten de biogaacutes a partir de los desechos soacutelidos de la industria de la cerveza
Tabla 19 Potencial teoacuterico de biogaacutes generado a partir del estieacutercol de aves
Empresas Bagazo kgantildeo Biogaacutes (msup3antildeo) A 86400 9504B 8132 894C 4066 447D 8132 894
Para el caacutelculo del potencial total maacuteximo se consideroacute el consumo promedio nacional por persona (36ltspersonaantildeo) aplicado a la poblacioacuten de la Regioacuten de Los Riacuteos (404400 habitantes) En el caso de la produccioacuten de pequentildea escala se consideroacute una produccioacuten total de 12 millones de litros anuales de cerveza artesanal
33 Estimacioacuten de la generacioacuten de energiacutea a partir de biogaacutes obtenido desde las distintas biomasas disponibles
331 Aspectos metodoloacutegicos
El presente capiacutetulo pretende entregar cifras referenciales respecto a la cantidad de bioenergiacutea disponible a partir de la generacioacuten con biogaacutes Para ello se consideraron los usos de biogaacutes para produccioacuten de energiacutea teacutermica (calor) y eleacutectrica Al respecto se presentaron los valores de contenido caloacuterico total y su equivalente en metros cuacutebicos de lentildea y kilos de gas licuado de manera de ponderar el valor de sustitucioacuten entre esos combustibles
sup1⁵ Incluida Cerveceriacutea Kunstmann
Fuente Elaboracioacuten propia
Fuente Elaboracioacuten propia
49
Para la cuantificacioacuten del calor utilizable (energiacutea teacutermica) se entrega el contenido caloacuterico total equivalente a una eficiencia del 100 En el caso de usar calderas de alta eficiencia (sobre 90) los valores de energiacutea teacutermica real se aproximan bastante a este valor No obstante para otros sistemas teniendo la eficiencia de la tecnologiacutea a emplear se obtiene directamente el potencial teacutermico real
La generacioacuten de energiacutea eleacutectrica se calcula con el potencial maacuteximo teoacuterico para toda la regioacuten pues la cogeneracioacuten con biogaacutes soacutelo es econoacutemicamente viable a mayor escala lo que dejariacutea fuera a la pequentildea agricultura en teacuterminos individuales pero no en teacuterminos colectivos (proyectos asociativos) Para el caso de la electricidad soacutelo se evaluacutea la utilizacioacuten de sistemas de cogeneracioacuten con motores de explosioacuten a gas por ser estos sistemas de comparativo bajo costo y alta eficiencia en relacioacuten a otras alternativas tecnoloacutegicas (eficiencia energeacutetica de 85 calor + electricidad)
Se presenta ademaacutes los equivalentes en msup3 de lentildea y kg de gas licuado como referencia a las dimensiones implicadas en fuentes alternativas comunes en la regioacuten Se utiliza lentildea por que es la opcioacuten teacutermica maacutes barata en la regioacuten y gas licuado por ser el segundo sustituto maacutes accesible teacutecnica y econoacutemicamente presentando similitudes con el biogaacutes
Para el caso del potencial de pequentildea escala soacutelo se evaluacutea el potencial teacutermico dado que los costos y eficiencias de escala de los sistemas de cogeneracioacuten soacutelo pueden lograrse desde una cantidad miacutenima de biomasa disponible que habitualmente solo es gestionada por productores de tamantildeo medio o grande
Se incluye un anaacutelisis de autosuficiencia de biogaacutes para la cocina de una familia rural campesina promedio Respecto a la estimacioacuten de autoabastecimiento como supuesto se asume que eacutestas usan hoy cocina a lentildea tienen suficiente biomasa residual disponible para el funcionamiento de un biodigestor domiciliario y en caso de que faltase se calcula el requerimiento de biomasa con recursos agriacutecolas al alcance como pequentildeas superficies de forraje o cultivos
332 Potencial regional total
Como resultado de los caacutelculos de produccioacuten de biogaacutes a partir de distintas biomasas se obtiene un potencial de generacioacuten regional anual de 403 millones de msup3 En la figura 30 se observan las contribuciones de cada tipo de biomasa al total regional En la tabla 21 se entregan los detalles de energiacutea involucrada
50
Figura 30 Composicioacuten del potencial de biogaacutes regional por tipo de biomasa
Como se mencionoacute previamente para el caacutelculo del total de energiacutea generada a partir del biogaacutes potencial en la regioacuten se consideroacute un solo uso a la vez es decir 100 del biogaacutes regional utilizado para calor o para cogeneracioacuten Por ello las cifras presentadas son soacutelo referenciales al potencial teoacuterico maacuteximo En base a los potenciales regionales de produccioacuten de biogaacutes obtenidos se calcularon los valores maacuteximos posibles de producir en generacioacuten teacutermica total (combustioacuten directa) y de generacioacuten teacutermica + eleacutectrica a traveacutes de sistemas de cogeneracioacuten ambas tecnologiacuteas existentes en el mercado
En relacioacuten al potencial teacutermico se consideroacute combustioacuten directa para efectos de sustitucioacuten con lentildea utilizaacutendose una efi ciencia teacutermica de 60 equivalente a la efi ciencia que presentan las estufas de doble combustioacuten Asimismo se consideroacute un contenido caloacuterico de 5 GJmsup3 de lentildea (con 20 humedad valor promedio de distintas especies nativas maacutes usadas) [25] Con ello se utilizoacute un valor de 00072 msup3 de lentildeamsup3 de biogaacutes En el caso de gas licuado se utilizoacute un valor equivalente a 134 Kwhkg lo que da una tasa de recambio de 244 msup3 de biogaacutes kg gas licuado
POTENCIAL REGIONAL DE BIOGAacuteS
El potencial caloacuterico a partir de biogaacutes en la
Regioacuten equivaldriacutea energeacuteticamente
al 6 de la lentildea consumida
Lecheriacuteas - Purines
Queseriacutea - suero
Ferias ganaderas
Cerdos
Aves
Cerveza
Mataderos
183
1512
06
07
251
526
183 251
403 millones msup3antildeo
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Tabla 21 Potencial regional biogaacutes total y maacuteximo teoacuterico de generacioacuten de energiacutea eleacutectrica y teacutermica
Lecheriacuteas - 10139592 60837550 26282 4545204 24335020 20279183 2315purines Queseriacutea- 21210058 127260349 54976 9507684 50904140 42420116 4842suero Ferias 7393249 44359492 19163 3314120 17743797 14786497 1688ganaderasCerdos 599499 3596996 1554 268733 1438798 1198999 137Aves 466288 2797725 1209 209019 1119090 932575 106Cerveza 234805 1408828 609 105254 563531 469609 54Mataderos 274929 1649574 713 123240 659830 549858 63Total 40318419 241910515 104505 18073255 96764206 80636838 9205
sup1⁶ Corresponde al contenido caloacuterico o energiacutea total Este valor corresponde a su vez al total de energiacutea teacutermica teoacuterica Utilizando la eficiencia de combustioacuten de una tecnologiacutea a emplear determinada se obtendraacute directamente el potencial teacutermico total En el caso de calderas de alta eficiencia la eficiencia puede sobrepasar el 90
Total Biogaacutes Contenido Equivalente Equivalente gas Cogen Cogen Potenciaregional (msup3antildeo) caloacuterico total Lentildea (msup3) licuado teacutermica eleacutectrica eleacutectrica (Kwh)sup1⁶ (Kg) (Kwh) (Kwh) (Kw)
333 Potencial regional de pequentildea escala
Se presenta el potencial de produccioacuten de energiacutea teacutermica de pequentildea escala a partir de biogaacutes y su equivalencia respecto a otros combustibles alternativamente utilizados a escala equivalente a agricultura familiar campesina (AFC) Para el caacutelculo se utilizaron los valores de transformacioacuten correspondientes a los estratos de pequentildea escala de produccioacuten presentados en este capiacutetulo Especiacuteficamente para cada tipo de biomasa se incluyoacute
bull Lecheriacuteas agricultura de subsistencia y pequentildeos agricultoresbull Queseriacutea laacutectea menorbull Estieacutercol de cerdos explotaciones menores de 50 cabezasbull Estieacutercol aves pequentildeas explotacionesbull Industria cervecera cervezas artesanales
En relacioacuten a los sistemas de cogeneracioacuten estos generalmente consisten en motores de combustioacuten interna cuya potencia activa generadores eleacutectricos al tiempo que generan agua caliente a partir de su refrigeracioacuten la cual se utiliza para alimentar redes de agua caliente a edificios o grupos de viviendas conocidas como redes distritales Los valores de cogeneracioacuten asumen una eficiencia de transformacioacuten a calor y electricidad de 24 y 20 KWmsup3 de biogaacutes respectivamente En la tabla 21 se presenta la capacidad de cogeneracioacuten teacutermica y eleacutectrica para cada biomasa analizada en este estudio
En la Regioacuten de Los Riacuteos al antildeo 2010 el consumo de productos derivados de la madera para energiacutea (principalmente lentildea) fue de 1790571 msup3 esteacutereos de los cuales el 84 es residual (rural 35 y urbano 49) comercial institucional 12 e industrial 4 (INFOR 2012) De esta manera el potencial caloacuterico a partir de biogaacutes en la Regioacuten equivaldriacutea energeacuteticamente al 6 de la lentildea consumida
Fuente Elaboracioacuten propia
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Tabla 22 Potencial regional biogaacutes de pequentildea escala y valores de sustitucioacuten de otros combustibles utilizados
Lecheriacuteas - purines 566075 3396450 6987 253751 Queseriacutea - suero 602989 3617933 7443 270298Cerdos 559308 3355851 6903 250717Aves 344925 2069550 4257 154617Cerveza 58701 352207 725 26314Total 2131999 12791992 26315 955696
Sector Biogaacutes Caloacuterico total Equivalente Equivalente (msup3 antildeo) (Kwh) Lentildea (msup3) gas licuado (Kg)
334 Estimacioacuten de autoabastecimiento de biogaacutes para cocina de una familia rural promedio
El concepto de reemplazo de cocina a lentildea tradicional por cocina con quemadores a biogaacutes podriacutea ser una interesante alternativa tecnoloacutegica para familias rurales especialmente en zonas aisladas o lejanas a centros poblados Entre las ventajas que este concepto presenta pueden mencionarse
bull Aprovechamiento de fuentes de biogaacutes disponibles en los predios Como se ha explicado anteriormente en el ambiente rural existe biomasa disponible de diversa iacutendole la que puede ser aprovechada para la produccioacuten de biogaacutes
bull Permite tratamiento de residuos Los residuos orgaacutenicos soacutelidos o liacutequidos sin descomponer pueden ser fuente de vectores malos olores y patoacutegenos En cualquier caso su disposicioacuten en el suelo o cuerpos de agua debe realizarse posterior a un tratamiento De esta manera la biodigestion puede considerarse un tratamiento parcial o en algunos casos total de los residuos para su aplicacioacuten o descarte
bull Independenciaautonomiacutea energeacutetica Por lo anterior los usuarios no dependen de las condiciones externas (disponibilidad y precios en la regioacuten paiacutes o internacionalmente) brindando la posibilidad de lograr una autosuficiencia de combustible a nivel domeacutestico
bull Comodidad de operacioacuten de cocina La operacioacuten de una cocina a gas no requiere los tiempos de encendido y calentamiento que requiere una cocina a lentildea (lo maacutes usado ruralmente) y permite dosificar el uso de combustible de acuerdo a la
sup1⁷ Al respecto ver siguiente subcapiacutetulo relativo a autosuficiencia energeacutetica para cocina de familia rural promedio
sup1⁸ En el caso el periacuteodo estival en el que no se requiere calefaccioacuten y donde todo el calor residual se pierde la eficiencia de una cocina a lentildea tradicional es mucho menor llegando a valores de transformacioacuten de 003350 m3 de lentildeam3 de biogaacutes como se analiza en el siguiente subcapiacutetulo
Para la referencia a combustibles alternativos se utilizoacute el equivalente a 00123 msup3 de lentildeamsup3 de biogaacutes dada las eficiencias equivalentes al uso de cocinas a lentildea tradicionalessup1⁷ con un 35 de eficiencia de combustioacutensup1⁸ Para el caso del gas licuado se utilizoacute el mismo valor utilizado para toda la regioacuten A continuacioacuten en la tabla 22 se presentan los resultados obtenidos en este estudio referente a la capacidad de generacioacuten de energiacutea del segmento definido como pequentildea escala
El concepto de reemplazo
de cocina a lentildea tradicional por cocina con quemadores a
biogaacutes podriacutea ser una interesante
alternativa tecnoloacutegica para familias rurales
Fuente Elaboracioacuten propia
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necesidades precisas minuto a minuto Lo anterior simplifica la operacioacuten de la cocina y eleva considerablemente la eficiencia de uso
bull Mayor eficiencia energeacutetica y de recursos El sustituir una cocina a lentildea por una cocina a biogaacutes maacutes una estufa a lentildea de doble caacutemara (combustioacuten lenta) tiene importantes sinergias Dado que la eficiencia de una cocina a lentildea es de alrededor de un 35 mientras que la estufa de doble caacutemara es de aprox 60 la eficiencia para calefaccioacuten del sistema puede casi duplicarse Incluso eacutesta puede aumentarse auacuten maacutes siacute el agua caliente se obtiene a partir de un serpentiacuten instalado en la estufa de doble caacutemara en lugar de la cocina a lentildea Si a eso se le suma la mayor eficiencia para cocinar de una cocina a biogaacutes respecto a la cocina a lentildea [25] y todo el calor que no se usa antes y despueacutes de cocinar con cocina a lentildea el efecto de aumento en la eficiencia puede ser mucho mayor
bull Importante reduccioacuten de presioacuten sobre bosquesdeforestacioacuten Este punto es especialmente relevante Dado que la eficiencia caloacuterica del sistema puede duplicarse como se planteoacute en el punto anterior la demanda por lentildea puede reducirse a la mitad Ello implica una importante contribucioacuten a la disminucioacuten de la deforestacioacuten por consumo local de lentildea
Entre las desventajas de este tipo de sistemas puede mencionarse
bull Incertidumbre de aceptacioacuten de la tecnologiacutea Ante todo resulta vital conocer como eacutesta tecnologiacutea se adapta al modo de vida costumbres y conocimientos de las familias rurales de manera de saber si seraacute considerada una alternativa atractiva o no por eacutestas Al respecto el proyecto liderado por la Gobernacioacuten de Valdivia sup1⁹ seraacute clave para esclarecer esta incoacutegnita
bull Mayor complejidad de operacioacuten Naturalmente por tratarse de un sistema adicional a lo existente hoy en diacutea su operacioacuten implica nuevas actividades tales como recoleccioacuten de materia orgaacutenica y mantencioacuten baacutesica del equipo Asimismo la operacioacuten del biodigestor requiere cierto nivel de capacitacioacuten Lo anterior no debiese implicar demasiado tiempo ni alta complejidad
bull Mayor costo de inversioacuten Los biodigestores no son sistemas de bajo costo de inversioacuten por lo que en una primera etapa los costos del hogar se elevan en forma significativa lo que puede limitar a muchas familias respecto a su implementacioacuten y uso
bull Huella de carbono Paradoacutejicamente si bien un biodigestor que funciona correctamente permite reducir importantemente la huella de carbono de un hogar de no operarse correctamente o presentar fugas de gas (dado por ejemplo por malas terminaciones) puede implicar aumentar significativamente la huella de carbono de un hogar dado que el poder de efecto invernadero del metano contenido en el biogaacutes es 25 veces mayor que el del dioacutexido de carbono (CO2) que se emitiriacutea por simple combustioacuten
sup1⁹ Estudio ldquoAutoabastecimiento hiacutedrico y energeacutetico a partir de la cosecha de aguas lluvias y la produccioacuten de biogaacutes a traveacutes del tratamiento de residuos orgaacutenicos que se llevoacute a cabo en el aacuterea rural de las comunas de Mariquina (sector costero) Maacutefil y Los Lagos (sector cordillerano) de la provincia de Valdiviardquo
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Tabla 23 Ejemplo de autosuficiencia teacutermica familiar a traveacutes de la incorporacioacuten de un biodigestor domiciliario
Ndeg personas familia 4Demanda biogaacutes cocina Consumo quemador (msup3hr) 03Horas de uso quemadordiacutea sup2⁰ 22Eficiencia caloacuterica quemador biogaacutes 95Eficiencia de transmisioacuten de calor quemador biogaacutes 40Total biogaacutesfamilia (msup3antildeo) 241
Sustitucioacuten de gas licuado por biogaacutes Eficiencia caloacuterica quemador gas 95Eficiencia de transmisioacuten de calor quemador gas 40Equivalencia kg gas licuadomsup3 biogaacutes 043Equivalente gas licuado (kgantildeo) 104Equivalente $antildeo (kg gas licuado=$1100) 113946
Sustitucioacuten de lentildea para cocinar por biogaacutes Calor de lentildea (GJmsup3) sup2sup1 5Eficiencia caloacuterica estufa a lentildea 35Eficiencia de transmisioacuten de calor estufa a lentildea 20Eficiencia de uso estufa a lentildeasup2sup2 70Equivalente lentildea (msup3antildeo) 81
Oferta biogaacutes Residuos Familia Basura orgaacutenicapersonadiacutea (kg) 05Biogaacutes de basura orgaacutenicapersonadiacutea (msup3) 0075Kg de residuos humanos soacutelidospersonadiacutea 03Biogaacutes de residuos humanospersonadiacutea (msup3) 0028Total biogaacutes residuos (msup3familiaantildeo) 150 Biomasa fresca Pasto (ensilaje) Biomasa empastada promedio (ton MShaantildeo) 7Biomasa fresca (30 MS) (kgmsup2) 23Biogaacuteskg biomasa fresca (msup3) 018
sup2⁰ No incluye agua caliente bantildeosduchas (que pueden obtenerse de estufa a lentildea con serpentiacuten) sup2sup1 Lentildea con 20 humedad valor promedio de distintas especies usadas en la regioacuten (AIFBN 2008)sup2sup2 Corresponde al tiempo uacutetil cocinando Promedio invierno (90) ndash verano (50) Invierno es mayor pues el calor residual se utiliza en calefaccionar el hogar
A continuacioacuten se presenta la tabla 23 con informacioacuten referencial respecto del biogaacutes necesario para el abastecimiento de una familia promedio de 4 personas y su equivalencia de ahorro respecto de otros combustibles
Fuente Elaboracioacuten propia
55
Msup2 de cultivos para autoabastecimiento Biomasa a usargas cocina Pasto Trigo (silo)Sin residuos domiciliarios 574 370Con residuos domiciliarios 216 139
De la tabla anterior puede concluirse que para autoabastecer de gas la cocina de una familia promedio se requieren soacutelo 574 msup2 de produccioacuten de pasto (en verde) en caso de no agregar los residuos orgaacutenicos de la casa En el otro extremo para lo mismo con recoleccioacuten de residuos orgaacutenicos (domeacutesticos o agriacutecolas) se requieren soacutelo 139 msup2 de trigo (en estado para ensilaje es decir en verde previo a madurez) o menos superficie si se tratase de maiacutez por ser este maacutes productivo Al contar con una cocina a biogaacutes no se requeririacutea cocinar en cocina a lentildea tradicional Con ello es posible sustituir la cocina a lentildea tradicional por una estufa de doble caacutemara (combustioacuten lenta) para la calefaccioacuten La eficiencia teacutermica de una cocina a lentildea tradicional es de aprox 35 y la estufa de doble caacutemara 60 [25] Si se considera que se ahorra la lentildea para cocinar y casi se dobla la eficiencia de combustioacuten para la calefaccioacuten con ello puede lograrse bajar a menos de la mitad la necesidad familiar de lentildea anual Para concretarse lo anterior es necesario desarrollar investigacioacuten respecto a la aplicabilidad de este concepto en el mundo rural considerando barreras teacutecnicas y culturales y evaluando los eventuales impactos que pudiesen generarse
Trigo (ensilaje)Biomasa promedio (ton MSha) (aprox 45 qqm) 104Biomasa fresca (35 MS) (kgmsup2) 30Biogaacuteskg biomasa fresca (msup3) 022
Fuente Elaboracioacuten propia
56
57
Francisco Cerda
4 EVALUACIOacuteN ECONOacuteMICA Y SOCIAL DE SISTEMAS PREDIALES DE BIODIGESTIOacuteN
58
41 Aspectos metodoloacutegicosEn este caso la evaluacioacuten econoacutemica se realiza mediante fl ujos proyectados efectuaacutendose una estimacioacuten de los ingresos y costos de produccioacuten Los ingresos de los SPB se estiman sobre la base de la generacioacuten de energiacutea proyectada en el horizonte de evaluacioacuten mientras que dentro de los costos involucrados se considera la inversioacuten inicial y los costos asociados a la mantencioacuten y produccioacuten del SPB
De los proyectos de produccioacuten de biogaacutes en base a residuos orgaacutenicos es posible que exista un amplio rango viable de costos existiendo tambieacuten la alternativa de desarrollar economiacuteas de escala en particular si la intencioacuten es la generacioacuten de electricidad a mediana y gran escala cosa que no es posible realizar en proyectos pequentildeos lo que puede presentar mayor difi cultad para rentabilizarlos
La construccioacuten de la evaluacioacuten privada de los SPB se abordaraacute en base a la formulacioacuten de un fl ujo considerando ingresos y costos calculados de acuerdo a precios de mercado La evaluacioacuten social que no se abordaraacute en eacuteste estudio considera el desarrollo de un fl ujo social que incorpora al anaacutelisis algunas externalidades benefi cios y costos de la situacioacuten sin proyecto y con proyecto en base a precios sociales (Cepal Ministerio del Desarrollo Social) En el siguiente diagrama se muestra la estructura utilizada para el anaacutelisis econoacutemico de los SPB
Por la naturaleza de un proyecto de biogaacutes es conveniente realizar un estudio de los benefi cios y costos asociados a su implementacioacuten y por tratarse de iniciativas que pueden ser fi nanciadas por empresas inversionistas o por instituciones del Estado resulta importante evaluarlas privada y socialmente
59
ExternalidadesEfectos indirectos
ImpuestosSubsidios
Tipo de evaluacioacuten Valoracioacuten Componente Flujo Tipo de fl ujo
EvaluacioacutenSocial
EvaluacioacutenPrivada
(Empresa institucioacuten
persona)
Precios Sociales
Precios de
mercado(Privados)
CreacutedictosIntereses
Amortizaciones
Benefi ciosCostos
InversioacutenOperacioacuten
Flujo Social
Flujo Proyecto
Puro
Flujo Prestamista
IngresosCostos
InversioacutenOperacioacuten
Flujo Estado
Flujo Inversionista(Accionista o
duentildeo)
Figura 31 Esquema general de evaluacioacuten social y privada de un Sistema Predial de Biodigestioacuten (SPB)
Fuente Elaboracioacuten propia
60
Tipos de beneficiosLos beneficios de un SPB son de diversa iacutendole existiendo tanto econoacutemicos como tambieacuten sociales La generacioacuten de biogaacutes permite usarlo de forma directa como elemento combustible utilizable en generacioacuten de calor e incluso en proyectos de mayor envergadura para generacioacuten de energiacutea eleacutectrica con el consiguiente ahorro al minimizar o dejar de utilizar la fuente energeacutetica convencional e incluso constituir una fuente de ingreso en siacute misma para proyectos de gran envergadura cuya finalidad es la produccioacuten de electricidad En teacuterminos generales los beneficios de un SPB se resumen en
bull Ingresos monetariosbull Ahorro de costos (liberacioacuten de recursos)bull Aumento de disponibilidad de energiacuteabull Otros - Revalorizacioacuten de bienes - Reduccioacuten de riesgos - Mejoramiento de la productividad - Impacto ambiental positivo - Mejoramiento de imagen - Entre otras externalidades positivas atribuibles a cada proyecto en particular
Para efectos de este estudio se ejemplificaraacute una evaluacioacuten privada para un SPB instalado en una lecheriacutea convencional que cuenta con una capacidad diaria de 70 vacas en ordentildea Se elabora ademaacutes un flujo independiente para los diferentes tipos de fuentes energeacuteticas que tenga el productor antes de la instalacioacuten del SPB es decir un flujo para lentildea gas licuado y energiacutea eleacutectrica Ademaacutes en este capitulo se abordan de manera descriptiva las externalidades positivas que pueden ser consideradas al momento de realizar la evaluacioacuten social de un proyecto de instalacioacuten de SPB
42 Valorizacioacuten de productos asociados a Sistemas Prediales de Biodigestioacuten (SPB)
El biogaacutes puede destinarse a produccioacuten de energiacutea eleacutectrica y teacutermica beneficios que son usados para la sustitucioacuten de otros combustibles En todos los casos la demanda puede estar asociada a consumos propios del productor de biogaacutes o bien de terceros 421 Ingresos en sustitucioacuten de energiacuteas (ahorro)
En un proyecto de biogaacutes es necesario valorizar la energiacutea que se produce la cual es utilizada en la sustitucioacuten de otros combustibles
Si la produccioacuten de energiacutea se destina al autoconsumo como es el caso de productores pequentildeos y medianos los ingresos corresponderaacuten a ahorros asociados a los menores retiros de energiacutea que se realicen del sistema eleacutectrico a la sustitucioacuten total o parcial del uso de lentildea o de gas licuado seguacuten sea el caso
En un proyecto de biogaacutes es
necesario valorizar la
energiacutea que se produce la cual es utilizada en la sustitucioacuten
de otros combustibles
61
En este caso se contempla que la energiacutea generada seraacute principalmente del tipo teacutermica utilizada para la sustitucioacuten del gas licuado (GLP) lentildea yo electricidad La utilizacioacuten de esta energiacutea proveniente del biogaacutes constituye un ahorro para el proceso de lavado e higiene de implementos de las lecheriacuteas entre otros usos comunes
Estudio de casoPara una lecheriacutea de 70 vacas promedio en ordentildea diaria se consideran los siguientes datos
bull Se debe calentar aproximadamente 400 litros de agua al diacutea a 80degC bull Un SPB para esta capacidad (70 vacas) genera aproximadamente 59 msup3 de biogaacutes
por diacutea o su equivalente a 3 kilos de GLP diariosbull 1 msup3 de biogaacutes equivale a 5600 kcalbull 1 kg GLP equivale a 12000 kcalbull 1 kg lentildea equivale a 3500 kcal
De lo antes mencionado se desprende que para realizar esta tarea en el caso de utilizar lentildea anualmente se requieren 28 metros cuacutebicossup2sup3 La relacioacuten entre el consumo real de lentildea y el contenido energeacutetico (kcalkg lentildea) no es directa ya que mucha energiacutea se pierde en el proceso del encendido del fuego y la eficiencia termodinaacutemica dada por las caracteriacutesticas propias de cada caldera nunca es 100 En promedio 1msup3 de lentildea pesa 600 kg aproximadamente por lo que una lecheriacutea consumiriacutea anualmente alrededor de 16800 kg de lentildea o 46 kg diarios
Ademaacutes aun cuando la gran mayoriacutea de los agricultores poseen bosques propios 1msup3 de lentildea cuesta en el mercado en promedio (puesta en predio productor) aproximadamente $15000 (Diciembre 2015 - Febrero 2016) Se toma como referencia eacuteste dato para el caso de eacuteste estudio ya que una externalidad positiva asociada a la implementacioacuten de un SPB es tambieacuten disminuir la deforestacioacuten por lo cual el valor real de un metro cuacutebico de lentildea es superior que su precio de mercado
En promedio el gasto anual en energiacutea para este tipo de productor lechero en caso de adquirir los combustibles en forma externa seriacutea de
bull $15000 (metro lentildea) x 28 mts al antildeo = $420000 anual usando lentildeabull $950 ($kg GLP) x 1041 kg de GLP al antildeo = $988950 anual usando GLPbull $100 ($Kwh) x 11035 Kwh = $ 1103488 anual usando electricidad
En la siguiente tabla se presenta el detalle de la produccioacuten de biogaacutes y sus costos alternativos para los diferentes tramos de vacas en ordentildea analizados en el estudio Para efectos de la comparacioacuten entre combustibles se asume que la proporcioacuten de uso se mantiene constante independiente del tamantildeo del plantel sup2⁴
sup2sup3 Ricardo Hagedorn Paillaco comunicacioacuten personal
sup2⁴ Es de esperar que la relacioacuten de uso de combustibles no sea proporcional al tamantildeo sino que al aumentar el tamantildeo se tienda a disminuir el consumo de lentildea y a aumentar el consumo de energiacutea eleacutectrica
62
1 a 10 402 201 186 950 $17659821 5 $15000 $75000 1971 $100 $197051 6127 14114
11 a 25 803 402 372 950 $35319643 10 $15000 $150000 3941 $100 $394103 12254 28229
26 a 50 1606 803 744 950 $70639286 20 $15000 $300000 7882 $100 $788206 24507 56457
70 2248 1124 1041 950 $98895000 28 $15000 $420000 11035 $100 $1103488 34310 79040
51 a 100 3212 1606 1487 950 $141278571 40 $15000 $600000 15764 $100 $1576412 49014 112914
100 a 300 9636 4818 4461 950 $423835714 120 $15000 $1800000 47292 $100 $4729236 147043 338743
Tramos Ndeg Vacas
Produccioacuten Biogaacutes msup3
Anual
Produccioacuten Kilos de
GLP anual con SPB
Consumo kg anual de GLP sin proyecto
Precio Kilo GLP
Costo GLP Anual Sin Proyecto
Consumo Metros de Lentildea sin proyecto
En la cuarta columna de la tabla se muestra la determinacioacuten de la cantidad de GLP que se ocupa en el proceso de ordentildea en la situacioacuten sin proyecto En la tercera columna se presenta el equivalente a kilos de GLP que genera el proyecto (1msup3 de biogaacutes equivale a 050 kg GLP) siendo la diferencia entre ambos indicadores la que constituye el excedente generado en cada tramo analizado
Estas cifras corresponden a estudios y mediciones hechas en SPB ya en funcionamiento en la Regioacuten de los Lagos y por encontrarse en condiciones similares a la Regioacuten de Los Riacuteos se acercan con un buen nivel de confi anza a paraacutemetros reales para el caso de proyectos en concreto
422 Excedentes energeacuteticos
Para una lecheriacutea de 70 vacas un SPB produce aproximadamente 2248 msup3 de biogaacutes que equivalen a 1124 kg de GLP anuales por su parte el consumo de la lecheriacutea asciende a los 1041 kg de GLP anual generaacutendose un diferencial de 83 kg de GLP excedente que puede ser valorizado en $79040 por antildeo
La posibilidad de existencia y la cantidad de excedentes que genere un SPB va a depender principalmente del tipo de puriacuten directamente relacionado con la alimentacioacuten del ganado y del desarrollo de nuevas tecnologiacuteas que mejoren la efi ciencia energeacutetica Para el caso de los productores lecheros que utilicen solo energiacutea eleacutectrica en su sistema productivo el SPB reemplazaraacute el consumo de energiacutea que se requiere para el calentamiento de agua En este caso en particular un SPB no reemplaza en su totalidad el consumo eleacutectrico esto quiere decir que un SPB rebaja el gasto y no lo elimina totalmente El biogaacutes excedente se puede asumir de igual forma como un ahorro puesto que se almacena en el gasoacutemetro y se utilizaraacute en alguacuten momento sea por contingencia (ocurra alguacuten problema que haga que el SPB deje de producir biogaacutes unos diacuteas) o por su uso directo al incorporar otro artefacto
423 Costos asociados al proyecto
Los costos asociados a un SPB son baacutesicamente de dos tipos inversioacuten inicial y mantencioacuten dependiendo del tamantildeo del SPB los requerimientos de equipos
La cantidad de excedentes que genere un SPB va a depender
principalmente del tipo de puriacuten
Tabla 24 Costo energeacutetico sin proyecto y benefi cios de produccioacuten energeacutetica
Fuente Elaboracioacuten propia
63
1 a 10 402 201 186 950 $17659821 5 $15000 $75000 1971 $100 $197051 6127 14114
11 a 25 803 402 372 950 $35319643 10 $15000 $150000 3941 $100 $394103 12254 28229
26 a 50 1606 803 744 950 $70639286 20 $15000 $300000 7882 $100 $788206 24507 56457
70 2248 1124 1041 950 $98895000 28 $15000 $420000 11035 $100 $1103488 34310 79040
51 a 100 3212 1606 1487 950 $141278571 40 $15000 $600000 15764 $100 $1576412 49014 112914
100 a 300 9636 4818 4461 950 $423835714 120 $15000 $1800000 47292 $100 $4729236 147043 338743
Precio msup3 de lentildea
Costo Lentildea
Anual Sin Proyecto
Consumo Kw
anual sin proyecto
Precio Kw
Costo anual Killowatts
sin proyecto
Produccioacuten Kilowatts con SPB
Excedentes Energeacuteticos Anual (GLP)
materiales y maquinarias seraacuten proporcionales La construccioacuten puede ser realizada localmente por lo tanto la mano de obra no es en su totalidad de tipo califi cada 424 Inversioacuten
Consiste en todos los costos de diagnoacutestico disentildeo ingenieriacutea fabricacioacuten e instalacioacuten de los SPB y su puesta en marcha Los costos de inversioacuten inicial incluyen diversos iacutetems como los materiales utilizados para la fabricacioacuten completa del SPB desde el proceso de movimiento de tierra con maquinaria pesada la instalacioacuten de la membrana impermeable el disentildeo e ingenieriacutea calculista instalacioacuten de tuberiacuteas compra e instalacioacuten de equipos (motores yo generadores calderas etc) y la mano de obra necesaria para el proceso Los costos para cada tramo de nuacutemero de vacas en ordentildea en estudio seraacuten presentados en la tabla 25
Para simplifi car el anaacutelisis se utilizoacute soacutelo un biodigestor de estructura fl exible pues es la tecnologiacutea que mejor se encuadra en este rango de tamantildeos no obstante es esperable que a medida que variacutee el nuacutemero de vacas pueda aumentarse tambieacuten el grado de tecnifi cacioacuten lo que implicariacutea variaciones no proporcionales en los costos
Tramos Ndeg Vacas Inversioacuten Inicial 1 a 10 2500000
11 a 25 6500000
26 a 50 12300000
51 a 100 15000000
101 a 300 60000000
Tabla 25 Costos de inversioacuten privada
Fuente Elaboracioacuten propia
64Tramos Ndeg Vacas Costo Mantencioacuten Anual ($) 1 a 10 50000
11 a 25 80000
26 a 50 150000
51 a 100 200000
101 a 300 1000000
Tabla 26 Costos de mantencioacuten privada
Para el caso de la lecheriacutea de 70 vacas la inversioacuten inicial privada bruta (iva incluido) es de $15000000 Por su parte si se desglosa eacuteste iacutetem del total de la inversioacuten inicial del SPB el costo neto de los materiales es de aproximadamente un 80 ($10084034) y lo restante corresponde a mano de obra A modo de simplificar el anaacutelisis se usaron cifras estimadas
Visto de otro modo
$15000000 de inversioacuten inicial privada bruta iva incluido$(15000000 x 08)119=$10084034 Inversioacuten neta en materiales$(15000000 x 02)=$3000000 Costo en mano de obra$15000000-$3000000=$12000000 Costo bruto en materiales
425 Costos de operacioacuten y mantencioacuten
Se refieren a los costos de funcionamiento a lo largo de la vida uacutetil del SPB y corresponden al valor de las acciones de revisioacuten diaria por parte del personal a cargo los costos asociados a la reparacioacuten de instalaciones repintado anticorrosivos reparaciones de membranas anclajes pernos yo cualquier artefacto fiacutesico que sea parte del SPB
La mantencioacuten de este tipo de SPB requiere en promedio 15 minutos diarios de dedicacioacuten por parte del operario lo que respecta al personal que mantiene la sala de ordentildea y la limpieza de los patios no se considera pues esta labor se debe realizar con o sin SPB El operario debe realizar una inspeccioacuten visual cada diacutea de la instalacioacuten para prevenir que se atasque alguna tuberiacutea de entrada o salida que no existan fugas de biogaacutes o de biol Una labor demandante de tiempo pero que se realiza de 2 a 4 veces por antildeo es la limpieza de los decantadores que es una operacioacuten que se debe realizar con pala a mano o mecaacutenica y para efectos de caacutelculo la valorizacioacuten se realiza en horas hombre
426 Evaluacioacuten y sensibilizacioacuten privada de la inversioacuten
Para realizar la evaluacioacuten privada y sensibilizacioacuten del anaacutelisis de la lecheriacutea estudiada en el caso se consideran los siguientes supuestos
Dependiendo del combustible
utilizado actualmente se
determina el monto de inversioacuten inicial
por efecto del ahorro econoacutemico
generado por la sustitucioacuten de la
fuente de energiacuteaFuente Elaboracioacuten propia
65
bull Inversioacuten Total de construccioacuten de un SPB $15000000bull Precio de Kcal de lentildea= $0007bull Precio kg GLP $950bull Precio Kwh $100bull Precio metro lentildea $15000bull Tasa de descuento utilizada 10 12 15bull No se considera creacutedito por parte del privado (no opera la incorporacioacuten de la
cuenta intereses financieros)bull Amortizacioacuten realizada a 10 antildeosbull Horizonte de evaluacioacuten 20 antildeosbull Se evaluacutea con ahorro de alternativas de utilizacioacuten de lentildea y GLPbull El costo de materiales corresponde aproximadamente a un 80 de la inversioacuten
inicialbull El costo de mano de obra corresponde aproximadamente a un 20 de la inversioacuten
inicialbull Se asume un incremento del 3 anual para los costos de mantencioacutenbull No se aplica ahorro de impuestos por fundamentos contables que rigen en la
legislacioacuten tributaria vigente
Al efectuar la evaluacioacuten de la inversioacuten utilizando los supuestos indicados se puede sentildealar que la implementacioacuten de un SPB evaluado en un horizonte de 20 antildeos genera baja rentabilidad (del orden del 46) y una recuperacioacuten de Capital lenta (142 antildeos) lo que hace poco interesante la inversioacuten (ver Anexo 78)
Sin embargo considerando la generacioacuten de externalidades positivas las que se abordaraacuten con maacutes detalle en el capiacutetulo siguiente se ha considerado pertinente analizar escenarios que contemplen subsidio puacuteblico los que ademaacutes de rentabilizar
66
70 Vacas Antildeo 0 Antildeo 1 Antildeo 2 Antildeo 3 Antildeo 4 Antildeo 5 Antildeo 20Ingresos Ahorro lentildea $420000 $432600 $445578 $458945 $472714 $736473Excedentes $79040 $81411 $83854 $86369 $88960 $138597Beneficios Totales $499040 $514011 $529432 $545314 $561674 $875070 Costos Costo mantencioacuten -$200000 -$206000 -$212180 -$218545 -$225102 -$350701Valor residual $0 $0 $0 $0 $0 $1500000Inversioacuten inicial -$15000000 Subsdio $12692000 Aporte privado (a) -$2308000 Costos Totales -$200000 -$206000 -$212180 -$218545 -$225102 $1149299Flujo Neto -$2308000 $299040 $308011 $317252 $326769 $336572 $2024368Flujo Neto Acumulado $0 $299040 $607051 $924303 $1251072 $1587644 $9535317
Sensibilizacioacuten VANVAN 10 $1040075
VAN 12 $548052
VAN 15 $648
TIR 1500
Para el caso de la lentildea por ser un combustible de menor valor de mercado el aporte de capital maacuteximo efectuado por el inversionista para conseguir una rentabilidad del 15 es de $2308000 y el subsidio puacuteblico debe ser del orden del 85 de la Inversioacuten inicial con lo que se genera una recuperacioacuten del capital privado a los 69 antildeos
En la Tabla siguiente se realiza el ejercicio considerando la evaluacioacuten para la misma lecheriacutea del caso pero asumiendo que se utiliza como combustible a sustituir GLP
Tabla 27 Determinacioacuten del aporte privado y subsidio puacuteblico considerando sustitucioacuten de lentildea (TIR 15)
En el caso del GLP por
tratarse de un combustible
de mayor valor comercial que la
lentildea la sustitucioacuten posee un impacto
mayor en la disminucioacuten de los
costos
socialmente la inversioacuten desde el punto de vista del inversionista privado al disminuir su aporte a la inversioacuten inicial permite incrementar la rentabilidad de su capital y disminuir el periacuteodo de recuperacioacuten del mismo
En virtud de lo anterior y utilizando los mismos paraacutemetros de la evaluacioacuten realizada a continuacioacuten se presentan tres ejercicios de anaacutelisis de la rentabilidad del capital aportado por el inversionista para lo cual se incorporan diferentes niveles de subsidio puacuteblico de manera de hacer maacutes atractiva la inversioacuten privada tanto para casos de sustitucioacuten de lentildea como de GLP por ser combustibles representativos del consumo energeacutetico del segmento de productores analizados
(a) Corresponde al monto de inversioacuten al que el VAN se hace cero o se acerca a este valor
Fuente Elaboracioacuten propia(Ver anexo 78)
67
70 Vacas Antildeo 0 Antildeo 1 Antildeo 2 Antildeo 3 Antildeo 4 Antildeo 5 Antildeo 20Ingresos Ahorro GLP $98895000 $1018619 $1049177 $1080652 $1113072 $1734130Excedentes $79040 $81411 $83854 $86369 $88960 $138597Beneficios Totales $1067990 $1100030 $1133031 $1167022 $1202032 $1872727 Costos Costo mantencioacuten -$200000 -$206000 -$212180 -$218545 -$225102 -$350701Valor residual $0 $0 $0 $0 $0 $1500000Inversioacuten inicial -$15000000 Subsidio $8475000 Aporte privado (a) -$6525000 Costos Totales -$200000 -$206000 -$212180 -$218545 -$225102 $1149299Flujo Neto -$6525000 $867990 $894030 $920851 $948476 $976930 $3022026Flujo Neto Acumulado $0 $867990 $1762020 $2682870 $3631346 $4608277 $24823216
Sensibilizacioacuten VAN VAN 10 $2768871
VAN 12 $1469089
VAN 15 $1683
TIR 1500
Tabla 28 Determinacioacuten del aporte privado y subsidio puacuteblico considerando sustitucioacuten de GLP (TIR 15)
En el caso del GLP por tratarse de un combustible de mayor valor comercial que la lentildea la sustitucioacuten posee un impacto mayor en la disminucioacuten de los costos Esto permite efectuar un aporte de capital maacutes elevado y exigir al proyecto una rentabilidad al capital del 15 lo que para este caso en particular equivale a un aporte privado maacuteximo de $ 6525000 consiguiendo la recuperacioacuten del capital invertido en un periacuteodo de 69 antildeos Para tal efecto se requiere un subsidio puacuteblico miacutenimo del orden del 57 de la inversioacuten Inicial montos inferiores de subsidio generariacutean una rentabilidad del capital inferior al 15 exigido en este ejercicio
(a) Corresponde al monto de inversioacuten al que el VAN se hace cero o se acerca a este valor
Fuente Elaboracioacuten propia(Ver anexo 78)
En el siguiente ejercicio este mismo caso se sensibiliza considerando que existe un de subsidio menor al indicado previamente mostraacutendose la dependencia de este tipo de proyectos a los subsidios puacuteblicos para los SPB considerados en este estudio
68
Tabla 29 Determinacioacuten del aporte privado y subsidio puacuteblico considerando sustitucioacuten de GLP (TIR 10)
70 Vacas Antildeo 0 Antildeo 1 Antildeo 2 Antildeo 3 Antildeo 4 Antildeo 5 Antildeo 20Ingresos Ahorro GLP $98895000 $1018619 $1049177 $1080652 $1113072 $1734130Excedentes $79040 $81411 $83854 $86369 $88960 $138597Beneficios Totales $1067990 $1100030 $1133031 $1167022 $1202032 $1872727 Costos Costo mantencioacuten -$200000 -$206000 -$212180 -$218545 -$225102 -$350701Valor residual $0 $0 $0 $0 $0 $1500000Inversioacuten inicial -$15000000 Subsidio $5708000 Aporte privado (a) -$9292000 Costos Totales -$200000 -$206000 -$212180 -$218545 -$225102 $1149299Flujo Neto -$9292000 $867990 $894030 $920851 $948476 $976930 $3022026Flujo Neto Acumulado $0 $867990 $1762020 $2682870 $3631346 $4608277 $24823216
Sensibilizacioacuten VANVAN 10 $1871
VAN 12 -$1297911
VAN 15 -$2765317
TIR 1000
Al aplicar subsidios menores ademaacutes de incrementarse el aporte de capital privado la rentabilidad sobre el mismo disminuye Asiacute con niveles de subsidio a la inversioacuten inicial del orden del 38 para obtener una rentabilidad del 10 el aporte de capital debe ser de $9292000 extendieacutendose ademaacutes el periodo de recuperacioacuten hasta los 93 antildeos
Por uacuteltimo es necesario sentildealar que la sensibilizacioacuten realizada se acotoacute al tipo de caso sin embargo de acuerdo a experiencias instaladas en la zona sur de Chile este tipo de inversiones se rentabilizan mejor para los tramos de mayor cantidad de vacas donde existe una mayor generacioacuten de excedentes y se posibilita ademaacutes de la sustitucioacuten de energiacutea caloacuterica la generacioacuten de energiacutea eleacutectrica para autoabastecimiento
(a) Corresponde al monto de inversioacuten al que el VAN se hace cero o se acerca a este valor
Fuente Elaboracioacuten propia(Ver anexo 78)
Este tipo de inversiones se
rentabilizan mejor para los tramos de
mayor cantidad de vacas donde
existe una mayor generacioacuten de
excedentes y se posibilita ademaacutes
de la sustitucioacuten de energiacutea caloacuterica
la generacioacuten de energiacutea
eleacutectrica para autoabastecimiento
69
43 Externalidades y consideraciones para la evaluacioacuten social de un SPB
Para efectos de realizar el estudio de valorizacioacuten social o evaluacioacuten social de un proyecto de construccioacuten de un SPB es importante tener en cuenta que existen dos escenarios la situacioacuten sin proyecto y la situacioacuten con proyecto y la metodologiacutea seleccionada para su evaluacioacuten dependeraacute de quien efectuacutee la inversioacuten Si el financiamiento es privado se utilizaraacute la metodologiacutea de Costo-beneficio ahora si el financiamiento es de tipo puacuteblico seriacutea aconsejable realizarlo mediante la metodologiacutea de Costo-eficiencia El estudio social de eacuteste tipo de proyectos requiere de un anaacutelisis acabado distinto de la naturaleza de esta publicacioacuten razoacuten por la cual en este texto se considera de forma descriptiva una serie de externalidades positivas que la instalacioacuten de un SPB genera entre ellas
bull Disminucioacuten de oloresbull Disminucioacuten de vectores (insectos roedores etc)bull Disminucioacuten de la deforestacioacutenbull Menor emisioacuten de gas metano y disminucioacuten del efecto invernaderobull Control de malezasbull Estabilizacioacuten e higienizacioacuten de purines
Toda implementacioacuten de un SPB ademaacutes de generar ahorros energeacuteticos aporta beneficios que se desprenden de la naturaleza misma del proyecto y sus cualidades especiacuteficas bioloacutegicas
431 Disminucioacuten de olores y vectores
La disposicioacuten de los purines en los predios sin tratamiento genera olores que pueden durar varios diacuteas Esto eventualmente dependiendo de la cercaniacutea con poblados y otros predios puede generar problemas de convivencia con la comunidad los cuales podriacutean estar en desacuerdo con las emisiones de malos olores
Esto se debe principalmente a que se trata de materia orgaacutenica putrescible que genera compuestos derivados de la carga de microorganismos patoacutegenos presentes en los purines sin procesar
En base a la experiencia en los SPB que operan actualmente se ha determinado que la disposicioacuten en los campos de los purines tratados disminuyen significativamente los olores en comparacioacuten con purines frescos
432 Sustitucioacuten de lentildea menos deforestacioacuten
Debido a la generacioacuten de energiacutea de un SPB se puede sustituir diversas fuentes energeacuteticas y entre estas la lentildea constituye una fuente de energiacutea usada extensivamente por los pequentildeos agricultores quienes normalmente hacen fuego en calderas que a su vez calientan el agua con la cual realizan las labores de higiene de las herramientas y equipos de ordentildea La equivalencia energeacutetica seriacutea la siguiente
70
Un productor de 70 vacas consume unos 28 msup3 anuales La productividad sustentable de biomasa forestal (nativo) utilizada fue de 145 msup3 por hectaacuterea [28] Por lo tanto ahorrar 28 msup3 equivale a 187 ha de bosque no desforestado El ahorro de no cortar 187 ha equivale a poder vender en el mercado la lentildea ($15000 x 28=$420000) o bien no hacer uso del bosque y conservarlo
433 Menor emisioacuten de gas metano disminucioacuten del efecto invernadero
El uso de SPBs genera que el gas metano contenido en los purines sea procesado dentro de un espacio sellado para su posterior combustioacuten Se disminuyen los gases nocivos al reducir directamente la combustioacuten de lentildea y carboacuten para cocinar calentar agua calefaccionar o iluminar La combustioacuten del biogaacutes contribuye a la mitigacioacuten del calentamiento global ya que el principal constituyente del biogaacutes es el metano el cual su efecto invernadero es 21 veces maacutes contaminante que el dioacutexido de carbono CO2 Su combustioacuten es altamente recomendable pues la transformacioacuten de metano a CO2 en la combustioacuten baja en 21 veces el efecto invernadero por aacutetomo de carbono involucrado 434 Control de malezas
Los purines contienen semillas que no fueron desintegradas en el estoacutemago de los bovinos por lo cual si son dispuestos en las praderas sin procesar en un SPB estas semillas normalmente germinan y distribuyen nuevamente la maleza en el suelo haciendo maacutes difiacutecil el control por parte de los agricultores La presencia de maleza reduce la cantidad de especies nobles en las praderas destinadas a la alimentacioacuten animal disminuyendo su calidad nutritiva Con un SPB estas semillas son decantadas o descompuestas y se reduce casi totalmente su potencial de germinacioacuten final
435 Estabilizacioacuten e higienizacioacuten de purines
El principal peligro de disponer los purines frescos en un terreno agriacutecola son los agentes patoacutegenos que contiene la mezcla Sin embargo el proceso bioloacutegico de un SPB reduce significativamente la carga microbiana y de bacterias dependiendo de la temperatura y tiempo de retencioacuten Esto evita que los mismos animales se enfermen por consumir pasto o agua contaminada
436 Cumplimiento de normas medioambientales
Ante cualquier tipo de fiscalizacioacuten por parte de las autoridades sanitarias correspondientes La utilizacioacuten de un SPB fomenta indiscutiblemente el cumplimiento de las normas medioambientales
Contenido energeacutetico del biogaacutes 55Kwhmsup3 Equivalencia a GLP 1Kwh = 78gr Equivalencia en Petroacuteleo 1Kwh = 01 L Equivalencia en lentildea 1Kwh = 850 Kcal (dependiendo del tipo de bosque y humedad)
Tabla de equivalencia energeacutetica
71
En caso de estar bajo incumplimiento de la norma medioambiental de disposicioacuten de RILES y ser fiscalizado el predio por la autoridad competente las multas pueden llegar hasta los $50000000 (cincuenta millones de pesos)
437 Criterios de evaluacioacuten social
En la evaluacioacuten social de proyectos se identifican tres meacutetodos costo-beneficio costo-eficiencia y costo-efectividad La teacutecnica utilizada dependeraacute del tipo de proyecto y de queacute tan factible sea cuantificar los beneficios Para el anaacutelisis costo-beneficio el principal indicador utilizado es el valor actual neto social que no es otra cosa que el flujo de beneficios y costos sociales traiacutedos a valor presente descontados por la tasa social de descuento donde para la determinacioacuten de beneficios y costos sociales se utilizan los denominados ldquoprecios socialesrdquo La aplicacioacuten de este meacutetodo presupone que es posible identificar y cuantificar todos los beneficios relevantes asociados al proyecto lo que obviamente no es trivial
Es precisamente cuando esto no ocurre que se privilegian otras teacutecnicas aunque estas metodologiacuteas alternativas tambieacuten pueden ser aplicadas en contextos en que simplemente se opta por no medir los beneficios en el entendido que eacutestos de todos modos superaraacuten los costos Una posibilidad es el meacutetodo de costo-eficiencia donde el eacutenfasis se pone en medir adecuadamente el costo de proyectos alternativos con beneficios similares lamentablemente no es frecuente contar con otros proyectos estrictamente comparables lo que limita su aplicacioacuten adecuada y la metodologiacutea de Costo-Efectividad que actualmente no es utilizada en el Sistema Nacional de Inversiones (Agostini y Razmilic 2015)
72
73
Eliana Sotomayor
5 NORMATIVA APLICABLE A PROYECTOS DE GENERACIOacuteN DE BIOGAacuteS
74
El Sistema de Evaluacioacuten de
Impacto Ambiental (SEIA) es un
instrumento de gestioacuten ambiental
de caraacutecter preventivo
En Chile diversos oacuterganos de la Administracioacuten del Estado tienen competencias ambientales que dan lugar a permisos o pronunciamientos que deben ser obtenidos antes de emprender un proyecto de inversioacuten o modificar uno que esteacute en operacioacuten Desde marzo de 1994 existe en el paiacutes la Ley Ndeg 19300 sobre Bases Generales del Medio Ambiente que plantea entre otras cosas un Sistema de Evaluacioacuten de Impacto Ambiental (SEIA) el cual considera una serie de instrumentos de evaluacioacuten de caraacutecter preventivo respecto a las obras que se desarrollan en el territorio y el impacto que estas generan sobre el mismo De estos instrumentos posiblemente los maacutes importantes son el Estudio de Impacto Ambiental (EIA) y la Declaracioacuten de Impacto Ambiental (DIA) cuyas condiciones para el desarrollo de cada uno se sentildealan en el Articulo 10 y 11 de la ley respectivamente [38]
Sin embargo a pesar de toda la normativa vigente existe cierto desconocimiento respecto a si un proyecto o actividad debe someterse o no a dicho Sistema es por ello que se debe realizar previamente una Consulta de Pertinencia La pertinencia es la respuesta del oacutergano administrativo que aclara y determina cuaacutel es el procedimietnto legal para un proyecto Hay dos preguntas claves en materia ambiental La primera si el proyecto debe o no someterse al SEIA La segunda en caso que el proyecto deba ingresar al SEIA si debe hacerlo a traveacutes de una Declaracioacuten o de un Estudio de Impacto Ambiental [39]
Para el caso de sistemas agriacutecolas de menor tamantildeo cuya referencia se hace en este estudio la construccioacuten y funcionamiento de Sistemas Prediales de Biodigestioacuten presentan impactos menores a los que hace referencia el SEIA y generalmente se encuentran asociados a actividades ya existentes de manejo de residuos por lo cual no deben ingresar al SEIA y soacutelo requieran tramitar sus Permisos Ambientales Sectoriales (PAS) a traveacutes de los organismos vinculados a cada permiso
La magnitud de los potenciales impactos que pueda producir una planta de biogaacutes dependeraacute del tipo de sustratos utilizados (tipo de biomasa y su manejo) del tamantildeo de la planta (flujo de sustrato y digestato y cantidades almacenadas) y su cercaniacutea a centros poblados reservas de agua aacutereas protegidas o bienes ambientales en general[5] Es por ello que la normativa de caraacutecter ambiental y los PAS aplicables a un proyecto o actividad especiacutefico deben determinarse caso a caso siendo responsabilidad de cada titular evaluar su aplicacioacuten de acuerdo a las caracteriacutesticas y localizacioacuten del proyecto Para ello se hace fundamental realizar previamente la Consulta de Pertinencia
Sin perjuicio de lo anterior a continuacioacuten se sentildealan los PAS y las normativas ambientales que podriacutean aplicar para proyectos de generacioacuten produccioacuten y distribucioacuten de biogaacutes sentildealados en este estudio
De acuerdo al Nuevo Reglamento SEIA Decreto 402013 Titulo VII De los permisos y pronunciamientos ambientales sectoriales Permisos Ambientales Mixtos se deben considerar pertinentes los siguientes artiacuteculos[40]
- PAS 138 Aguas Servidas (ex PAS 91) Para la construccioacuten reparacioacuten modificacioacuten y ampliacioacuten de cualquier obra puacuteblica o particular destinada a la evacuacioacuten tratamiento o disposicioacuten final de desaguumles aguas servidas de cualquier naturaleza (artiacuteculo 138 RSEIA)
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- PAS 139 RILEs (ex PAS 90) Para la construccioacuten reparacioacuten modificacioacuten y ampliacioacuten de cualquier obra puacuteblica o particular destinada a la evacuacioacuten tratamiento o disposicioacuten final de residuos industriales o mineros (artiacuteculo 139 RSEIA)
- PAS 140 Residuos (ex PAS 93) Para la construccioacuten reparacioacuten modificacioacuten y ampliacioacuten de cualquier planta de tratamiento de basuras y desperdicios de cualquier clase o para la instalacioacuten de todo lugar destinado a la acumulacioacuten seleccioacuten industrializacioacuten comercio o disposicioacuten final de basuras y desperdicios de cualquier clase (artiacuteculo 140 RSEIA)
En cuanto a las normativas ambientales pertinentes a proyectos de generacioacuten de biogaacutes en este estudio se consideran las siguientes
- Norma Chilena sobre Plantas de Digestioacuten Anaeroacutebica - Disentildeo y Operacioacuten (PRNCh3381) a mayo del 2016 se encuentra en proceso de estudio por parte del comiteacute teacutecnico Esta norma establece una clasificacioacuten para las plantas de digestioacuten anaeroacutebica de acuerdo a
- Tipo de materia prima [5] Materias primas de residuos de animales que requieren proceso de higienizacioacuten Materias primas provenientes de residuos vegetales que no requieren proceso de higienizacioacuten
- Tipo de fermentacioacuten empleada
Fermentacioacuten seca los procesos de fermentacioacuten seca generan biogaacutes y el digestato que puede ser aplicado como mejorador de suelos
Fermentacioacuten liacutequida Los procesos de fermentacioacuten liacutequida generan junto con el biogaacutes un efluente que se debe descargar al alcantarillado o a aguas superficiales Ademaacutes determina el tamantildeo de la planta Pequentildeas plantas de digestioacuten anaeroacutebica con una potencia instalada menor o igual a 60kw Plantas medianas de digestioacuten anaeroacutebica con una potencia instalada mayor a 60kw y menor o igual a 300kw Grandes plantas de digestioacuten anaeroacutebica con una capacidad instalada mayor a 300kw
- Norma Teacutecnica de Calidad del Digestato (NCh33752015) La norma sobre disentildeo y operacioacuten de plantas de digestioacuten anaeroacutebica establece que es indispensable para su aplicacioacuten el reconocimiento de esta norma Su vigencia se inicia el 27082015 y tiene por objetivo establecer los requisitos de calidad de los productos obtenidos a partir del proceso de digestioacuten anaeroacutebica (digestato) para su aplicacioacuten en suelos y el tipo de sustrato que puede ser sometido a eacuteste proceso
En cuanto a la seguridad de instalaciones de biogaacutes actualmente no existe una normativa oficial en Chile hasta la fecha soacutelo se ha presentado un documento a consulta puacuteblica para la aprobacioacuten del reglamento Este reglamento espera ser promulgado el 2017 y establece los requisitos miacutenimos de seguridad que deberaacuten cumplir las instalaciones de biogaacutes cuya produccioacuten es con fines energeacuteticos en las etapas de disentildeo construccioacuten operacioacuten mantenimiento reparacioacuten modificacioacuten
Norma Teacutecnica de Calidad
del Digestato (NCh33752015)
La norma sobre disentildeo y operacioacuten de plantas
de digestioacuten anaeroacutebica
establece que es indispensable
para su aplicacioacuten el
reconocimiento de eacutesta
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inspeccioacuten y teacutermino definitivo de operaciones En este documento auacuten en traacutemite de aprobacioacuten se expresa la distancia miacutenima que debe existir entre las edificaciones y equipos Determina tambieacuten los paraacutemetros de seguridad de acuerdo al tamantildeo de las instalaciones el cual se encuentra definido en la normativa respectiva (PRNCh3381) Ademaacutes establece que en el disentildeo y construccioacuten se debe tener en cuenta el uso de materiales adecuados para el manejo del biogaacutes la proteccioacuten de tuberiacuteas la limpieza del gas y la hermeticidad del proceso entre otros [31]
Finalmente se describen los procedimientos para determinar la composicioacuten del gas donde el porcentaje miacutenimo vv de metano es de 50 Ademaacutes se indica que se debe mantener registro de las composiciones y documentacioacuten de respaldo Tambieacuten el reporte de accidentes e incidentes que se debe realizar en a lo menos 24 hr donde se solicita un informe con un plazo de 30 diacuteas para instalaciones medianas y grandes [30]
Cabe destacar que estas medidas de seguridad estaacuten en proceso de modificacioacuten por lo que es indispensable determinar la normativa actualizada por cumplir en el momento que se realice el proyecto de biogaacutes ademaacutes de tener en cuenta que en Chile se estaacute en proceso de desarrollo de la normativa En la tabla 30 a continuacioacuten se revisan algunas de las especificaciones legales que actualmente son aplicables a proyectos de biogaacutes [31]
77
Tabla 30 Especificaciones legales que actualmente son aplicables a proyectos de biogaacutes
Etapa de produccioacuten
Produccioacuten
Almacenamiento
Tratamiento depuracioacuten
Transporte-distribucioacuten
Uso en instalaciones fijas
Existente aplicableLey 18410 (Gasobtencioacuten y produccioacuten distribucioacuten de energiacutea eleacutectrica) DFL 3231931 (Ley de servicios de Gas) Art 41 Art 48 1357 y 8 Art 53 sanciones Art55 (medidas cautelares de seguridad) DSS 59499 (condiciones sanitarias y ambientales de trabajo)
Ley 18410 (Gasobtencioacuten y produccioacuten distribucioacuten de energiacutea eleacutectrica) DSE 672004 (Reglamento de servicio de gas de red) DSS-59499 (condiciones sanitarias y ambientales de trabajo)
DSS 59499 (condiciones sanitarias y ambientales de trabajo)
DSE-2802009 (Reglamento de seguridad para el transporte y distribucioacuten de gas de red) DSE 672004 (Reglamento de servicio de gas de red) DSS 59499 (Condiciones sanitarias y ambientales de trabajo)
DSE-19195 (Reglamento de instaladores de gas) DSE-29805 (reglamento para la certificacioacuten de productos eleacutectricos y combustibles) OC-643302 DSS 59499 (Condiciones sanitarias y ambientales de trabajo)
DST-21191 (Normas sobre emisiones de vehiacuteculos motorizados Livianos) DST 5494 (Normas de emisioacuten aplicables a vehiacuteculos motorizados medianos) NCh 3213 Of 2010 (biometano ndash especificaciones) DSS 59499 (condiciones sanitarias y ambientales de trabajo)
Normativa auacuten sin referenciar al biogaacutesDFL 32331 Art 10 (ubicacioacuten plantas y gasoacutemetros)
DFL 32331 Art 10 (ubicacioacuten plantas y gasoacutemetros)
NCh2264Of2009 (Gas natural - especificaciones) NCh 3213Of2010 (biometano ndash especificaciones)
DSE-662007 (Reglamento de instalaciones interiores y medidores de gas) RE 207609 (Protocolos para la certificacioacuten inspeccioacuten perioacutedica y verificacioacuten de la conversioacuten de instalaciones interiores de gas) RE-125009 (Procedimiento para la autorizacioacuten y control de entidades de certificacioacuten de instalaciones interiores de Gas)RE-36808 (Declaracioacuten de instalacioacuten de centrales teacutermicas)
DST-5588 (Normas de emisioacuten aplicables a vehiacuteculos motorizados pesados) DST-21191(Normas sobre emisiones de Vehiacuteculos motorizados livianos) RE-6500 (Certificacioacuten de vehiacuteculos a gas Subsecretariacutea de Transporte)
Uso en vehiacuteculos motorizados
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79
6 CONCLUSIONES GENERALES
80
Del presente estudio exploratorio se desprende que el potencial para generar biogaacutes con residuos orgaacutenicos del sector agropecuario en la Regioacuten de los Riacuteos es auspicioso y representa una oportunidad para aportar y al mismo tiempo diversificar la matriz energeacutetica de la regioacuten asiacute como para contribuir en la gestioacuten de residuos del sector avanzando en las metas regionales de sustentabilidad
La produccioacuten de biogaacutes constituye para la regioacuten una alternativa teacutecnica y socialmente valiosa como solucioacuten a la dependencia en el uso de combustibles foacutesiles y del recurso bosque nativo para la obtencioacuten de lentildea Existen hoy en diacutea proyectos exitosos en desarrollo y alternativas tecnoloacutegicas que funcionan dentro de las condiciones ambientales de la Regioacuten adaptaacutendose a los requerimientos y capacidad de los distintos recursos disponibles e instalaciones agropecuarias existentes
De acuerdo a las estimaciones realizadas en el presente estudio la digestioacuten anaeroacutebica de residuos de la agroindustria de la regioacuten presenta un potencial de produccioacuten de biogaacutes cercano a los 403 millones de msup3antildeo equivalentes a 242000 GWh de energiacutea bruta
Los principales sustratos corresponden a 53 la industria del queso (suero) 23 a lecheriacuteas (purines) y 18 a ferias ganaderas (estieacutercol-puriacuten)
En teacuterminos de la sustitucioacuten de energiacutea caloacuterica en base a lentildea la generacioacuten de calor potencial equivale al calor entregado por 104500 msup3 de lentildea (usando eficiencia de estufa de doble caacutemara) o bien a 18000 toneladas de gas licuado Esto es significativo dado que equivale al 6 del consumo actual de lentildea en la Regioacuten de Los Riacuteos
Respecto a la generacioacuten de energiacutea eleacutectrica y considerando el total teoacuterico regional correspondiente al 100 del biogaacutes utilizado en sistemas de cogeneracioacuten el potencial eleacutectrico maacuteximo corresponderiacutea a 80600 MWh o el equivalente a una potencia constante de 92 MW lo que equivale al 146 del consumo regional Esta cogeneracioacuten entregariacutea 96700 GWh como calor residual aprovechable
Conclusiones
81
En relacioacuten al potencial de cambios tecnoloacutegicos innovadores la adopcioacuten de biodigestores domiciliarios en el territorio rural en conjunto con el uso de cocinas a biogaacutes especialmente en el aacutembito de la agricultura familiar campesina se vislumbra como una prometedora tecnologiacutea que podriacutea disminuir de manera importante la demanda de lentildea GLP o electricidad para cocinar permitiendo mejorar ciertos estaacutendares de comodidad y al mismo tiempo optimizar la gestioacuten de residuos orgaacutenicos tanto agropecuarios como domeacutesticos ademaacutes de su contribucioacuten a la conservacioacuten del bosque nativo
Respecto a las externalidades positivas no fue posible cuantificarlas por falta de informacioacuten y estudios regionales al respecto sin embargo se mencionan y describen como parte de este estudio Aun asiacute se destaca la importancia de avanzar en la estimacioacuten del impacto social y ambiental para favorecer su aprobacioacuten por parte de la comunidad rural y los tomadores de decisiones involucrados
Bajo las condiciones y valores de inversioacuten actual (que no considera las externalidades positivas) y seguacuten el anaacutelisis econoacutemico realizado a 20 antildeos no resulta econoacutemicamente atractivo la instalacioacuten de un SPB en los distintos segmentos estudiados De acuerdo al anaacutelisis realizado y en consideracioacuten a las externalidades identificadas las alternativas analizadas sugieren escenarios donde se justificariacutea la aplicacioacuten de subsidios Sin embargo se requiere profundizar dichos anaacutelisis considerando las diversas situaciones productivas y tecnoloacutegicas existentes asiacute como diferentes opciones de financiamiento tales como postulacioacuten a proyectos programas o subsidios puacuteblicos de asociaciones gremiales incentivos asociativos entre otros
Finalmente el resultado de este estudio permitiraacute a agricultores teacutecnicos y profesionales del aacutembito puacuteblico y privado contar con un documento de consulta que contiene informacioacuten detallada del potencial de biogaacutes disponible a partir de los residuos generados por la actividad agroindustrial en la regioacuten abriendo importantes posibilidades a la generacioacuten de energiacutea limpia no contaminante y de mayor eficiencia energeacutetica con el consiguiente aporte al desarrollo sustentable de la actividad agropecuaria en la Regioacuten de Los Riacuteos
82
7 ANEXOS
71 Anaacutelisis comparativo entre puriacuten crudo y digestadoComparacioacuten de contenido nutricional
A continuacioacuten se presenta un anaacutelisis comparativo del contenido nutricional de purines previo y posterior al paso por un biodigestor
Anaacutelisis del puriacuten sin biodigestioacuten
83
Anaacutelisis del puriacuten con biodigestioacuten
84
72 Anaacutelisis de residuos de fosas seacutepticas tratados con biodigestioacutenA continuacioacuten se presenta un anaacutelisis de un digestato cuya biomasa de entrada incluyoacute aguas servidas Puede apreciarse que los patoacutegenos se encuentran disminuidos estando por debajo del liacutemite de deteccioacuten
85
Paraacutemetro Flujo residuos sup1 Total sup2 Total sup2 (msup3 diacutea sup1 ) (kg MS diacutea sup1 ) (ton MS antildeo sup1 ) DBO5 2064 75327Soacutelidos Suspendidos 650 1194 436Aceites y Grasas 407 149TOTAL 1601 585
73 Caacutelculo de potenciales de biomasa y energiacutea731 Datos referenciados
Tabla 31 Potencial de produccioacuten de biogaacutes por animal [32]
Sustrato MS ()[33] MOS()[34] Rdto biogaacutes (msup3t MOS] [34] Contenido CH4 (vol )[34]
Suero 6 80 95 800 950 60 80
Tabla 32 Materia seca materia orgaacutenica rendimiento de biogaacutes y contenido de metano para el suero de leche
Tabla 33 Generacioacuten diaria y anual de residuos en materia seca expresados en kg por diacutea y toneladas por antildeo para FRIVAL
Fuente sup1Datos presentados por la planta en el SEIA (2005) y 2Altaner (2009)
Fuente Elaboracioacuten propia
Fuente Deublein D and Steinhauser A (eds) (2008) Gas Preparation in Biogas from Waste and Renewable Resources An Introduction Wiley-VCH Verlag GmbH amp Co KGaA Weinheim Germany doi 1010029783527621705ch3f
86
Tabla 34 Valores de DBO5 soacutelidos suspendidos totales y aceites y grasas presentes en los RILes generados en la planta FRIVAL
Paraacutemetro Promedio ponderado (mg L sup1 ) Promedio ponderado (kg mmacrsup3 ) Carga maacutexima diaria (kg diacutea )DBO5 3175 3175 1515Soacutelidos Suspendidos 1837 1837 876Aceites y Grasas 626 0626 299
Paraacutemetro Flujo residuos sup1 Total sup2 Total sup2 (msup3 antildeo sup1) (kg antildeo sup1) (ton antildeo sup1)Soacutelidos Suspendidos 12031 22101 221Aceites y Grasas 7531 75TOTAL 29632 296
Fuente SEIA (2005)
Tabla 35 Volumen y materia seca de residuos generados por planta FRIGOBAL al antildeo
Fuente sup1 Vermehren [19] en base a SISS (2012) y sup2 Declaracioacuten de impacto ambiental planta FRIVAL [24]
732 Encuestas y entrevistas a actores relevantes
Se realizaron encuestas y entrevistas a productores de los rubros analizados con el propoacutesito de conocer la capacidad de generacioacuten de residuos y la demanda energeacutetica de sus procesos productivos
Ademaacutes se realizaron entrevistas formales a los expertos de diferentes sectores tanto empresas consultores privados sector acadeacutemico e instituciones gubernamentales entre otras que permitieron tener una visioacuten global de los diferentes sistemas productivos analizados en este estudio
733 Encuesta productores de leche (Segmento de 0-10 vacas en ordentildea)
Predio 1
El predio se encuentra ubicado en el sector de Choroico a 14 km de la comuna de Riacuteo Bueno La superficie total es de 10 heacutectareas de las cuales 7 corresponden a la unidad de negocio lecheriacutea y 3 son destinadas a la crianza de terneros La empresa cuenta con un equipo de ordentildea de 2 unidades no posee liacutenea de leche y no posee estanque enfriador Entrega en tarro
La raza predominante es Overo Colorado posee 8 vacas masas 5 vacas en ordentildea y 3 vacas secas Realiza dos ordentildeas al diacutea Los meses de mayo a septiembre no ordentildea Durante la temporada 2014 entregoacute 7300 litros de leche Las vacas estaacuten en promedio 3 horas en el patio de espera
Predio 2
El predio se encuentra ubicado en el sector de Cayurruca a 24 km de la comuna de Riacuteo Bueno La superficie total es de 20 hectaacutereas siendo la totalidad de la superficie destinada al rubro de leche 15 hectaacutereas corresponden a la unidad de negocio lecheriacutea y 5 corresponden a la unidad de negocio crianza La empresa cuenta con un equipo de ordentildea de 2 unidades no posee liacutenea de leche y cuenta con un estanque enfriador de 650 litros Realiza dos ordentildeas al diacutea
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La raza predominante del rebantildeo es Overo Negro y Holstein fresian El total de vaca masa es de 16 y tiene en ordentildea un promedio anual de 8 Posee 4 vacas secas
Durante la temporada 2014 Bruno entregoacute 35946 litros a planta No ordentildeoacute durante los meses de julio y agosto Las vacas estaacuten en promedio 4 horas en el patio de espera No tiene pozo purinero
734 Encuesta productores de leche (Segmento de 10-25 vacas en ordentildea)
Predio 1El predio se encuentra ubicado en el sector de Choroico a 20 kiloacutemetros de la comuna de Riacuteo Bueno La superficie total del predio es de 39 hectaacutereas de las cuales 20 estaacuten destinadas al rubro de la leche De eacutestas 13 hectaacutereas corresponden a la unidad de negocio lecheriacutea y 7 a la unidad de negocio crianza La empresa cuenta con un equipo de ordentildea de 2 unidades no posee liacutenea de leche y no posee tanque enfriador La sentildeora Alicia entrega leche en tarro
La raza de su rebantildeo es Overo Negro y Overo Colorado El total de vacas masas es de 29 y tiene un promedio de 24 vacas en ordentildea En promedio al antildeo tiene 6 vacas secas y 19 terneros Realiza 2 ordentildeas Durante la temporada 2014 la sentildeora Alicia comercializoacute un total de 78720 litros de leche En promedio las vacas estaacuten 4 horas en el patio de espera
Predio 2El predio se encuentra ubicado en el sector de Futahuente a 50 kiloacutemetros de la ciudad de Riacuteo Bueno La superficie total del predio es de 21 hectaacuterea de las cuales 15 corresponden a la unidad de negocio lecheriacutea y 5 a la unidad crianza La empresa cuenta con un equipo de ordentildea de 4 unidades posee liacutenea de leche y estanque enfriador de 570 litros
La raza predominante del rebantildeo lechero es Jersey Overo Negro y Overo Colorado El total de vacas masa son 20 en ordentildea tiene 16 y 4 vacas secas en promedio al antildeo
Realiza dos ordentildeas La produccioacuten de leche durante la temporada 2014 fue de 76830 litros En promedio las vacas estaacuten 4 horas en el patio de espera
735 Encuesta productores de leche (Segmento de 50-100 vacas en ordentildea)
Predio 1El predio se encuentra ubicado en el sector de Folilco a 35 kiloacutemetros de la comuna de Riacuteo Bueno La superficie total es de 342 hectaacutereas propias y 26 arrendadas
La superficie destinada al rubro de leche es de 602 hectaacutereas de las cuales 442 corresponden a la unidad de negocio lecheriacutea y 16 a la unidad de negocio crianza La empresa cuenta con un equipo de ordentildea de 6 unidades posee liacutenea de leche y estanque enfriador de 2400 litros
La raza predominante del rebantildeo lechero es Overo Colorado El total de vacas masa es de 117 de las cuales 84 estaacuten en ordentildea El nuacutemero de vacas secas en promedio son 31 Las vacas se encuentran en el patio de espera 4 horas aproximadamente Siacute posee pozo purinero
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74 Encuesta ferias de ganado741 Encuesta Tattersall de Riacuteo Bueno
bull Capacidad maacutexima de cabezas en la feria 2500 cabezas promediobull Cantidad promedio de cabezas que existen en un determinado tiempo en el recinto Esta informacioacuten aparece en la paacutegina
web de la feria
bull Porcentaje de tipo de animales (vaquilla novillo bueyes etc) en un determinado periacuteodo de tiempo Esta informacioacuten aparece en la paacutegina web de la feria
bull Permanencia promedio de animales en el recinto Los animales pueden permanecer simplemente 2 a 3 horas como miacutenimo y como maacuteximo 48 horas Pero lo normal es que el animal se encuentre en el recinto aproximadamente 24 horas
742 Procedimiento para deshacerse de los desechos (bostas y purines)
bull Bostas Despueacutes de ponerle aserriacuten a los corrales las bostas son extraiacutedas con pala y trasladadas con carretilla a un lugar especiacutefico del recinto para que luego semanalmente sean trasladadas a Curarrehue
bull Purines (Juan Carrasco) Los purines despueacutes del manguereo y tambieacuten con ayuda de la pendiente llegan a los desaguumles los cuales estaacuten proacuteximos a los corrales para posteriormente ser conducidos a una planta procesadora que realiza un filtrado separando los soacutelidos de los liacutequidos Los soacutelidos son trasladados al recinto donde son acumuladas las bostas y los liacutequidos caen en el alcantarillado
743 Cantidad promedio de desechos (bostas y purines) en un determinado tiempo
bull Desechos soacutelidos Potencialmente 4000 Kg a 6000kg
bull Desechos liacutequidos No tienen cifras especiacuteficas ya que son desprendidos en el alcantarillado
744 Encuesta FEGOSA Paillaco (Carlos Rocha)
bull Capacidad maacutexima de cabezas en la feria 1700 cabezas promedio
bull Cantidad promedio de cabezas que existen en un determinado periodo de tiempo en el recinto Esta informacioacuten aparece en la paacutegina web de la feria
bull Porcentaje de tipo de animales (vaquilla novillo bueyes etc) en un determinado periodo de tiempo Esta informacioacuten aparece en la paacutegina web de la feria
bull Permanencia promedio de animales en el recinto Los animales pueden irse de inmediato o permanecer como maacuteximo 48 horas Pero lo normal es que el animal se encuentre en el recinto aproximadamente 24 horas
745 Procedimiento para deshacerse de los desechos (bostas y purines)
bull Bostas Despueacutes de ponerle aserriacuten a los corrales las bostas son extraiacutedas con pala y trasladadas con carretilla a un lugar especiacutefico del recinto para que luego semanalmente sean trasladadas a Curarrehue
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bull Purines Los purines despueacutes del manguereo y tambieacuten con ayuda de la pendiente llegan a los desaguumles los cuales estaacuten proacuteximos a los corrales Posteriormente son conducidos a 2 pozos purineros de capacidad de 10000 litros cada uno Una vez llenos son traslados por un camioacuten de FEROSOR a una planta procesadora en Puerto Montt
746 Cantidad promedio de desechos (bostas y purines) en un determinado tiempo
bull Desechos soacutelidos Potencialmente 3000 Kg a 4000kg bull Desechos purines Potencialmente 20000 litros entre 1 a 2 semanas tendriacutea que ser trasladado por FEROSOR
75 Entrevista criaderos de aves751 Agriacutecola y aviacutecola ciudad de Valdivia La Aviacutecola se dedica a la venta de insumos agriacutecolas y a la venta de aves de carne y ponedoras El criadero se encuentra ubicado en las dependencias comerciales de la aviacutecola La capacidad maacutexima del recinto es de aproximadamente 2000 aves El mayor porcentaje de su produccioacuten estaacute orientado a la venta de pollos Broiler los que promedian el 80 del total Ademaacutes se comercializan gallinas y patos los cuales promedian 12 y 8 respectivamente
El mayor problema que presenta la aviacutecola en el proceso productivo es la calefaccioacuten de la sala donde se mantienen las aves El duentildeo de la empresa sentildeala que cuando iniciaron el negocio se usaban laacutemparas incandescentes a petroacuteleo pero con los antildeos las nuevas tecnologiacuteas y el cambio en la valorizacioacuten de los combustibles ha favorecido el uso de la calefaccioacuten en base a energiacutea eleacutectrica Actualmente el costo promedio mensual en electricidad para calefaccionar la sala de mantenimiento de las aves fluctuacutea entre los $400000 a los $500000 pesos
La empresa proyecta establecer caacutemaras incubadoras por lo cual estima que su consumo de energiacutea eleacutectrica aumentaraacute en un 20
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76 Entrevista productores de quesoNelson Pizarro Lago Ranco sector Huaimen (Ayudante del productor Juan Pizarro)
Sectores de ventaEn ferias de Corral Valdivia y Lago Ranco
Precio de venta del queso$4400kiloiquestSe dedica soacutelo a la produccioacuten de quesoSolamente queseriacuteaiquestCompra la leche o tiene sus propias vacasCompro la leche trabajando aproximadamente 1200 litros diariosiquestCuantos kilos de queso produce en un determinado tiempo150 kg ndash 140 kg de queso diario (15 quesos)iquestCuantos litros de suero produce en un determinado tiempo8 litros por kilo de quesoiquestDiariamente se produce 800-900 litros de sueroSe desprende aproximadamente el 80 del total de la lecheiquestLa calidad de la leche afecta a la produccioacuten de sueroSiacute afecta Cuando la leche es maacutes gruesa se desprende entre un 60 a un 70 del total de la lecheNatalia Unioacuten Lago Ranco sector CayurrucaSectores de ventaEn ferias de Valdivia y Lago Ranco
Precio de venta del queso$3500kiloiquestSoacutelo se dedica a la produccioacuten de quesoSolamente queseriacuteaiquestCompra la leche o tiene sus propias vacasCompro la leche trabajando aproximadamente 800 litros diariosiquestCuaacutentos kilos de queso produce en un determinado tiempo90 kg a 100 kg de queso diario (10 quesos)iquestCuaacutentos litros de suero produce en un determinado tiempo8 a 9 litros por kilo de quesoiquestDiariamente se produce 500 a 600 litros de sueroSe desprende aproximadamente entre 80 iquestLa Calidad de la leche afecta a la produccioacuten de sueroSi afecta cuando la leche es maacutes gruesa se desprende un 70 del total de la leche
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77 Encuesta industria cervezaSe realizaron entrevistas a 4 cerveceriacuteas artesanales de la Regioacuten todas localizadas en Valdivia Las cerveceriacuteas fueron
bull Cuello Negrobull 3 Puentesbull JBellobull El Growler
En general la entrevista recopiloacute los datos teacutecnico-productivos necesarios para la estimacioacuten del potencial de produccioacuten de biogaacutes de cada cerveceriacutea Adicionalmente se consultoacute sobre los planes de expansioacuten y la visioacuten de crecimiento del sector en el corto y mediano plazo
Al respecto Cerveza Cuello Negro pretende duplicar su produccioacuten en un plazo de aproximadamente dos antildeos El resto de las cerveceriacuteas consultadas si bien expresaron intensiones y visioacuten optimista respecto de su expansioacuten no especificaron metas o cantidades
Consultadas sobre su visioacuten acerca del potencial de crecimiento del sector cervecero artesanal Cristiaacuten Olivares de Cuello Negro afirmoacute que es virtualmente indefinido ldquoLa cerveza artesanal considerando Kunstmann y Kross acapara aproximadamente un 2 del mercado Considerando que en USA es del 15 la posibilidades de crecimiento son muy grandesrdquo destacoacute Misma opinioacuten expresoacute Javier Bello de Cerveza JBello ldquoLa cerveceriacutea artesanal tiene mucho potencial le estaacute quitando volumen a la cerveceriacutea industrial que hoy tiene maacutes del 90 del mercado Asiacute que son miles y miles de litrosrdquo enfatizoacute el emprendedor Finalmente Joel Driver de Cerveceriacutea El Growler tambieacuten considera que el potencial de crecimiento es enorme ldquoEn USA hay cerveceriacuteas artesanales que producen 20 veces lo que produce Kunstmann El mercado de USA igual es gigante pero aquiacute falta mucho todaviacutea tanto en la Regioacuten como en el paiacutes En ese sentido considerando el bajo porcentaje de las artesanales en el mercado de las cervezas cuesta mucho ponerse un liacutemiterdquo explicoacute
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Tabla 36
Sensibilizacioacuten VANVAN 10 -$5706129VAN 12 -$7005911VAN 15 -$8473317TIR 460
Fuente Elaboracioacuten propia
Caso 70 Vacas Antildeo 0 Antildeo 1 Antildeo 2 Antildeo 3 Antildeo 4 Antildeo 5 Antildeo 6 Antildeo 7 Antildeo 8 Antildeo 9 Antildeo 10 Antildeo 11 Antildeo 12 Antildeo 13 Antildeo 14 Antildeo 15 Antildeo 16 Antildeo 17 Antildeo 18 Antildeo 19 Antildeo 20Ingresos Ingresos Ahorro lentildea $420000 $432600 $445578 $458945 $472714 $486895 $501502 $516547 $532043 $548005 $564445 $581378 $598820 $616784 $635288 $654346 $673977 $694196 $715022 $736473Excedentes $79040 $81411 $83854 $86369 $88960 $91629 $94378 $97209 $100126 $103129 $106223 $109410 $112692 $116073 $119555 $123142 $126836 $130641 $134560 $138597Beneficios Totales $499040 $514011 $529432 $545314 $561674 $578524 $595880 $613756 $632169 $651134 $670668 $690788 $711512 $732857 $754843 $777488 $800813 $824837 $849582 $875070 Costos Costo mantencioacuten -$200000 -$206000 -$212180 -$218545 -$225102 -$231855 -$238810 -$245975 -$253354 -$260955 -$268783 -$276847 -$285152 -$293707 -$302518 -$311593 -$320941 -$330570 -$340487 -$350701Valor residual $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $1500000Inversioacuten inicial -$15000000 Subsdio $12692000 Aporte privado -$2308000 Costos Totales -$200000 -$206000 -$212180 -$218545 -$225102 -$231855 -$238810 -$245975 -$253354 -$260955 -$268783 -$276847 -$285152 -$293707 -$302518 -$311593 -$320941 -$330570 -$340487 $1149299Flujo Neto -$2308000 $299040 $308011 $317252 $326769 $336572 $346669 $357069 $367781 $378815 $390179 $401885 $413941 $426360 $439150 $452325 $465895 $479871 $494268 $509096 $2024368Flujo Neto Acumulado $0 $299040 $607051 $924303 $1251072 $1587644 $1934313 $2291383 $2659164 $3037979 $3428158 $3830043 $4243985 $4670344 $5109494 $5561819 $6027714 $6507585 $7001853 $7510948 $9535317
Caso 70 Vacas Antildeo 0 Antildeo 1 Antildeo 2 Antildeo 3 Antildeo 4 Antildeo 5 Antildeo 6 Antildeo 7 Antildeo 8 Antildeo 9 Antildeo 10 Antildeo 11 Antildeo 12 Antildeo 13 Antildeo 14 Antildeo 15 Antildeo 16 Antildeo 17 Antildeo 18 Antildeo 19 Antildeo 20Ingresos Ahorro GLP $98895000 $1018619 $1049177 $1080652 $1113072 $1146464 $1180858 $1216284 $1252772 $1290355 $1329066 $1368938 $1410006 $1452306 $1495876 $1540752 $1586974 $1634584 $1683621 $1734130Excedentes $79040 $81411 $83854 $86369 $88960 $91629 $94378 $97209 $100126 $103129 $106223 $109410 $112692 $116073 $119555 $123142 $126836 $130641 $134560 $138597Beneficios Totales $1067990 $1100030 $1133031 $1167022 $1202032 $1238093 $1275236 $1313493 $1352898 $1393485 $1435289 $1478348 $1522698 $1568379 $1615431 $1663894 $1713810 $1765225 $1818181 $1872727 Costos Costo mantencioacuten -$200000 -$206000 -$212180 -$218545 -$225102 -$231855 -$238810 -$245975 -$253354 -$260955 -$268783 -$276847 -$285152 -$293707 -$302518 -$311593 -$320941 -$330570 -$340487 -$350701Valor residual $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $1500000Inversioacuten inicial -$15000000 Subsidio $5708000 Aporte privado -$9292000 Costos Totales -$200000 -$206000 -$212180 -$218545 -$225102 -$231855 -$238810 -$245975 -$253354 -$260955 -$268783 -$276847 -$285152 -$293707 -$302518 -$311593 -$320941 -$330570 -$340487 $1149299Flujo Neto -$9292000 $867990 $894030 $920851 $948476 $976930 $1006238 $1036425 $1067518 $1099544 $1132530 $1166506 $1201501 $1237546 $1274673 $1312913 $1352300 $1392869 $1434655 $1477695 $3022026Flujo Neto Acumulado $0 $867990 $1762020 $2682870 $3631346 $4608277 $5614515 $6650941 $7718459 $8818003 $9950533 $11117039 $12318540 $13556086 $14830759 $16143671 $17495971 $18888841 $20323496 $21801191 $24823216
Sensibilizacioacuten VANVAN 10 $1040075VAN 12 $548052VAN 15 $648TIR 1500
Sensibilizacioacuten VANVAN 10 $1871VAN 12 -$1297911VAN 15 -$2765317TIR 1000
FLUJO FINANCIERO SIN SUBSIDIO EN BASE A GLP
FLUJO FINANCIERO CON SUBSIDIO (85) EN BASA A LENtildeA
Caso 70 Vacas Antildeo 0 Antildeo 1 Antildeo 2 Antildeo 3 Antildeo 4 Antildeo 5 Antildeo 6 Antildeo 7 Antildeo 8 Antildeo 9 Antildeo 10 Antildeo 11 Antildeo 12 Antildeo 13 Antildeo 14 Antildeo 15 Antildeo 16 Antildeo 17 Antildeo 18 Antildeo 19 Antildeo 20Ingresos Ahorro GLP $98895000 $1018619 $1049177 $1080652 $1113072 $1146464 $1180858 $1216284 $1252772 $1290355 $1329066 $1368938 $1410006 $1452306 $1495876 $1540752 $1586974 $1634584 $1683621 $1734130Excedentes $79040 $81411 $83854 $86369 $88960 $91629 $94378 $97209 $100126 $103129 $106223 $109410 $112692 $116073 $119555 $123142 $126836 $130641 $134560 $138597Beneficios Totales $1067990 $1100030 $1133031 $1167022 $1202032 $1238093 $1275236 $1313493 $1352898 $1393485 $1435289 $1478348 $1522698 $1568379 $1615431 $1663894 $1713810 $1765225 $1818181 $1872727 Costos Costo mantencioacuten -$200000 -$206000 -$212180 -$218545 -$225102 -$231855 -$238810 -$245975 -$253354 -$260955 -$268783 -$276847 -$285152 -$293707 -$302518 -$311593 -$320941 -$330570 -$340487 -$350701Valor residual $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $1500000Inversioacuten inicial -$15000000 Subsidio $0 Aporte privado -$15000000 Costos Totales -$200000 -$206000 -$212180 -$218545 -$225102 -$231855 -$238810 -$245975 -$253354 -$260955 -$268783 -$276847 -$285152 -$293707 -$302518 -$311593 -$320941 -$330570 -$340487 $1149299Flujo Neto -$15000000 $867990 $894030 $920851 $948476 $976930 $1006238 $1036425 $1067518 $1099544 $1132530 $1166506 $1201501 $1237546 $1274673 $1312913 $1352300 $1392869 $1434655 $1477695 $3022026Flujo Neto Acumulado $0 $867990 $1762020 $2682870 $3631346 $4608277 $5614515 $6650941 $7718459 $8818003 $9950533 $11117039 $12318540 $13556086 $14830759 $16143671 $17495971 $18888841 $20323496 $21801191 $24823216
FLUJO FINANCIERO PRIVADO CON SUBSIDIO (38) EN BASE A GLP
78 Anaacutelisis Econoacutemico
93
Caso 70 Vacas Antildeo 0 Antildeo 1 Antildeo 2 Antildeo 3 Antildeo 4 Antildeo 5 Antildeo 6 Antildeo 7 Antildeo 8 Antildeo 9 Antildeo 10 Antildeo 11 Antildeo 12 Antildeo 13 Antildeo 14 Antildeo 15 Antildeo 16 Antildeo 17 Antildeo 18 Antildeo 19 Antildeo 20Ingresos Ingresos Ahorro lentildea $420000 $432600 $445578 $458945 $472714 $486895 $501502 $516547 $532043 $548005 $564445 $581378 $598820 $616784 $635288 $654346 $673977 $694196 $715022 $736473Excedentes $79040 $81411 $83854 $86369 $88960 $91629 $94378 $97209 $100126 $103129 $106223 $109410 $112692 $116073 $119555 $123142 $126836 $130641 $134560 $138597Beneficios Totales $499040 $514011 $529432 $545314 $561674 $578524 $595880 $613756 $632169 $651134 $670668 $690788 $711512 $732857 $754843 $777488 $800813 $824837 $849582 $875070 Costos Costo mantencioacuten -$200000 -$206000 -$212180 -$218545 -$225102 -$231855 -$238810 -$245975 -$253354 -$260955 -$268783 -$276847 -$285152 -$293707 -$302518 -$311593 -$320941 -$330570 -$340487 -$350701Valor residual $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $1500000Inversioacuten inicial -$15000000 Subsdio $12692000 Aporte privado -$2308000 Costos Totales -$200000 -$206000 -$212180 -$218545 -$225102 -$231855 -$238810 -$245975 -$253354 -$260955 -$268783 -$276847 -$285152 -$293707 -$302518 -$311593 -$320941 -$330570 -$340487 $1149299Flujo Neto -$2308000 $299040 $308011 $317252 $326769 $336572 $346669 $357069 $367781 $378815 $390179 $401885 $413941 $426360 $439150 $452325 $465895 $479871 $494268 $509096 $2024368Flujo Neto Acumulado $0 $299040 $607051 $924303 $1251072 $1587644 $1934313 $2291383 $2659164 $3037979 $3428158 $3830043 $4243985 $4670344 $5109494 $5561819 $6027714 $6507585 $7001853 $7510948 $9535317
Caso 70 Vacas Antildeo 0 Antildeo 1 Antildeo 2 Antildeo 3 Antildeo 4 Antildeo 5 Antildeo 6 Antildeo 7 Antildeo 8 Antildeo 9 Antildeo 10 Antildeo 11 Antildeo 12 Antildeo 13 Antildeo 14 Antildeo 15 Antildeo 16 Antildeo 17 Antildeo 18 Antildeo 19 Antildeo 20Ingresos Ahorro GLP $98895000 $1018619 $1049177 $1080652 $1113072 $1146464 $1180858 $1216284 $1252772 $1290355 $1329066 $1368938 $1410006 $1452306 $1495876 $1540752 $1586974 $1634584 $1683621 $1734130Excedentes $79040 $81411 $83854 $86369 $88960 $91629 $94378 $97209 $100126 $103129 $106223 $109410 $112692 $116073 $119555 $123142 $126836 $130641 $134560 $138597Beneficios Totales $1067990 $1100030 $1133031 $1167022 $1202032 $1238093 $1275236 $1313493 $1352898 $1393485 $1435289 $1478348 $1522698 $1568379 $1615431 $1663894 $1713810 $1765225 $1818181 $1872727 Costos Costo mantencioacuten -$200000 -$206000 -$212180 -$218545 -$225102 -$231855 -$238810 -$245975 -$253354 -$260955 -$268783 -$276847 -$285152 -$293707 -$302518 -$311593 -$320941 -$330570 -$340487 -$350701Valor residual $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $1500000Inversioacuten inicial -$15000000 Subsidio $5708000 Aporte privado -$9292000 Costos Totales -$200000 -$206000 -$212180 -$218545 -$225102 -$231855 -$238810 -$245975 -$253354 -$260955 -$268783 -$276847 -$285152 -$293707 -$302518 -$311593 -$320941 -$330570 -$340487 $1149299Flujo Neto -$9292000 $867990 $894030 $920851 $948476 $976930 $1006238 $1036425 $1067518 $1099544 $1132530 $1166506 $1201501 $1237546 $1274673 $1312913 $1352300 $1392869 $1434655 $1477695 $3022026Flujo Neto Acumulado $0 $867990 $1762020 $2682870 $3631346 $4608277 $5614515 $6650941 $7718459 $8818003 $9950533 $11117039 $12318540 $13556086 $14830759 $16143671 $17495971 $18888841 $20323496 $21801191 $24823216
Caso 70 Vacas Antildeo 0 Antildeo 1 Antildeo 2 Antildeo 3 Antildeo 4 Antildeo 5 Antildeo 6 Antildeo 7 Antildeo 8 Antildeo 9 Antildeo 10 Antildeo 11 Antildeo 12 Antildeo 13 Antildeo 14 Antildeo 15 Antildeo 16 Antildeo 17 Antildeo 18 Antildeo 19 Antildeo 20Ingresos Ahorro GLP $98895000 $1018619 $1049177 $1080652 $1113072 $1146464 $1180858 $1216284 $1252772 $1290355 $1329066 $1368938 $1410006 $1452306 $1495876 $1540752 $1586974 $1634584 $1683621 $1734130Excedentes $79040 $81411 $83854 $86369 $88960 $91629 $94378 $97209 $100126 $103129 $106223 $109410 $112692 $116073 $119555 $123142 $126836 $130641 $134560 $138597Beneficios Totales $1067990 $1100030 $1133031 $1167022 $1202032 $1238093 $1275236 $1313493 $1352898 $1393485 $1435289 $1478348 $1522698 $1568379 $1615431 $1663894 $1713810 $1765225 $1818181 $1872727 Costos Costo mantencioacuten -$200000 -$206000 -$212180 -$218545 -$225102 -$231855 -$238810 -$245975 -$253354 -$260955 -$268783 -$276847 -$285152 -$293707 -$302518 -$311593 -$320941 -$330570 -$340487 -$350701Valor residual $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $1500000Inversioacuten inicial -$15000000 Subsidio $0 Aporte privado -$15000000 Costos Totales -$200000 -$206000 -$212180 -$218545 -$225102 -$231855 -$238810 -$245975 -$253354 -$260955 -$268783 -$276847 -$285152 -$293707 -$302518 -$311593 -$320941 -$330570 -$340487 $1149299Flujo Neto -$15000000 $867990 $894030 $920851 $948476 $976930 $1006238 $1036425 $1067518 $1099544 $1132530 $1166506 $1201501 $1237546 $1274673 $1312913 $1352300 $1392869 $1434655 $1477695 $3022026Flujo Neto Acumulado $0 $867990 $1762020 $2682870 $3631346 $4608277 $5614515 $6650941 $7718459 $8818003 $9950533 $11117039 $12318540 $13556086 $14830759 $16143671 $17495971 $18888841 $20323496 $21801191 $24823216
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de Poliacutetica Publica Ndeg 12 de 2015
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97
AGRADECIMIENTOSInstituto de Ingenieriacutea Agraria y Suelos IIAS Facultad de Ciencias Agrarias de
la Universidad Austral de Chile y al profesor Dante Pinochet
Gobernacioacuten Provincial de ValdiviaPatricio Candiacutea y Fabiaacuten Silva INDAP Regioacuten de Los Riacuteos
Claudio Aguirre Ramiacuterez Servicio de Evaluacioacuten Ambiental (SEA) Regioacuten de Los Riacuteos
Karla Mass Centro Transdisciplinario de Estudios Ambientales y Desarrollo Humano Sostenible (CEAM-UACH)
Matiacuteas Erraacutezuriz Genera Austral
Agricultores Regioacuten de Los Lagos y de Los RiacuteosResi Reinecke Purranque
Ricardo Bornscheuer Entre LagosAlejandro Astete Osorno
Elfrida Grothusen PurranqueRicardo Hagedorn PaillacoEdgar Endress Riacuteo BuenoAviacutecola Camilo Henriacutequez
A todos los profesionales teacutecnicos productores y empresarios que colaboraron con informacioacuten para realizar este estudio
Poliacutetica Regional de Desarrollo Silvoagropecuario 2014 - 2018
El presente documento es producto
de un trabajo de investigacioacuten de
caraacutecter exploratorio sobre el potencial
de produccioacuten y utilizacioacuten de biogaacutes
en explotaciones silvoagropecuarias
de la Regioacuten de Los Riacuteos con eacutenfasis en
la pequentildea y mediana agricultura Su
fi nalidad fue reunir antecedentes que
orienten la toma de decisiones puacuteblicas
y privadas incluyendo informacioacuten
teacutecnica y econoacutemica que deacute cuenta
del potencial de implementacioacuten
de proyectos de biogaacutes de origen
agropecuario en la Regioacuten de los Riacuteos
7
Tabla 17 Potencial de biogaacutes Planta FRIVAL 47Tabla 18 Potencial regional de generacioacuten de residuos orgaacutenicos para la produccioacuten de biogaacutes en la industria de matadero 47Tabla 19 Potencial teoacuterico de biogaacutes generado a partir del estieacutercol de aves 48Tabla 20 Potencial de generacioacuten de biogaacutes a partir de los desechos soacutelidos de la industria de la cerveza 48Tabla 21 Potencial regional biogaacutes total y maacuteximo teoacuterico de generacioacuten de energiacutea eleacutectrica y teacutermica 51Tabla 22 Potencial regional biogaacutes de pequentildea escala y valores de sustitucioacuten de otros combustibles utilizados 52Tabla 23 Ejemplo de autosuficiencia teacutermica familiar a traveacutes de la incorporacioacuten de un biodigestor domiciliario 54Tabla 24 Costo energeacutetico sin proyecto y beneficios de produccioacuten energeacutetica 62-63Tabla 25 Costos de inversioacuten privada 63Tabla 26 Costos de mantencioacuten privada 64Tabla 27 Determinacioacuten del aporte privado y subsidio puacuteblico considerando sustitucioacuten de lentildea (TIR 15) 66Tabla 28 Determinacioacuten del aporte privado y subsidio puacuteblico considerando sustitucioacuten de GLP (TIR 15) 67Tabla 29 Determinacioacuten del aporte privado y subsidio puacuteblico considerando sustitucioacuten de GLP (TIR 10) 68Tabla 30 Especificaciones legales que actualmente son aplicables a proyectos de biogaacutes 77Tabla 31 Potencial de produccioacuten de biogaacutes por animal 85Tabla 32 Materia seca materia orgaacutenica rendimiento de biogaacutes y contenido de metano para el suero de leche 85Tabla 33 Generacioacuten diaria y anual de residuos en materia seca expresados en kg por diacutea y toneladas por antildeo 85Tabla 34 Valores de DBO5 soacutelidos suspendidos totales aceites y grasas presentes en los RILEs generados en 86
la planta FRIVAL Tabla 35 Volumen y materia seca de residuos generados por planta FRIGOBAL al antildeo 87Tabla 36 Flujos financieros 92
AFC Agricultura Familiar CampesinaBIOL Fase liacutequida del digestatoBiometanizacioacuten Generacioacuten de metano a traveacutes de
fermentacioacuten anaeroacutebicaBIOSOL Fase soacutelida del digestatoDBO5 Demanda bioloacutegica de oxiacutegenoDigestato Residuo estabilizado de la digestioacuten anaeroacutebicaERNC Energiacutea Renovable No ConvencionalEstieacutercol Deyecciones (fecas) animalesFRIGOBAL Frigoriacutefico BalmacedaFRIVAL Frigoriacutefico ValdiviaGasoacutemetro Contenedor riacutegido o flexible para el
almacenamiento de gasGJ Giga Joule (1 GJ equivale a 028 MW)GLP Gas Licuado de PetroacuteleoINDAP Instituto de Desarrollo AgropecuarioINE Instituto Nacional de EstadiacutesticasKCAL Kilo caloriacuteaKWh Kilo Watt hora
MH Materia HuacutemedaMOH Materia Orgaacutenica HuacutemedaMOS Materia Orgaacutenica SecaMS Materia SecaMV Materia VerdeMW Mega WattMWe Mega Watt eleacutectricoMWh Mega Watt horaPAS Permisos Ambientales SectorialesPuriacuten Estieacutercol diluido en aguas de lavadoQQM Quintales MeacutetricosRdto RendimientoRIL Residuo Industrial LiacutequidoSEA Servicio de Evaluacioacuten AmbientalSEIA Sistema de Evaluacioacuten de Impacto AmbientalSIC Sistema Interconectado CentralSISS Superintendencia de Servicios SanitariosSPB Sistemas Prediales de BiodigestioacutenTRH Tiempo de Retencioacuten HidraacuteulicaUAE Unidad Animal Equivalente
GLOSARIO
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Publicado por
Instituto de Desarrollo Agropecuario (INDAP) y Gobierno Regional de Los Riacuteos (GORE Los Riacuteos)en el marco de la ldquoPoliacutetica Regional de Desarrollo Silvoagropecuario 2014-2018rdquo a traveacutes delldquoPrograma de Valorizacioacuten de Residuos de la Actividad Silvoagropecuariardquo
Gobierno Regional de Los RiacuteosBernardo OrsquoHiggins Nordm 543 Valdiviahttpwwwgoredelosrioscl
Instituto de Desarrollo Agropecuario (INDAP)Comercio 423Riacuteo BuenohttpwwwindapgobclDerechos Reservados Gobierno Regional de Los Riacuteos Registro de Propiedad Intelectual ISBN A-272244 Valdivia Noviembre de 2016
Coordinacioacuten y revisioacutenMariela Leiva Brintrup profesional de INDAPCarlos Martiacutenez Caacuterdenas profesional de INDAPJorge Balboa Toro profesional Gobierno Regional de Los RiacuteosDaniela Geacutenova Espinoza profesional Secretariacutea Regional Ministerial (SEREMI) de Agricultura
Colaboracioacuten especial de Marianela Rosas Uribe Coordinadora Regional Programa GEF Biogaacutes
Coordinacioacuten generalMario Mendoza Cabrera
FotografiacuteasMario Mendoza Cabrera Biotecsur
EditorAlfredo Erlwein Vicuntildea
AutoresMario Avila GrothusenEliana Sotomayor BohleAlfredo Erlwein VicuntildeaFrancisco Cerda Rosenberg
Disentildeo y diagramacioacutenJavier Tuteleers de Teraacuten
Impresioacuten y encuadernacioacutenImprenta Ameacuterica de Osorno Noviembre de 2016
BIOGAacuteS DE RECURSOS AGROPECUARIOS EN LA REGIOacuteN DE LOS RIacuteOS
Aspectos Generales Experiencias y Potencial de Produccioacuten
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La Misioacuten del Instituto de Desarrollo Agropecuario (INDAP) es contribuir al desarrollo econoacutemico sostenible y a la valorizacioacuten de la Agricultura Familiar Campesina y sus organizaciones mediante una accioacuten de fomento tendiente a fortalecer el capital humano social productivo natural y cultural de hombres mujeres joacutevenes y pueblos originarios en los territorios
Por ello nuestra institucioacuten se encuentra continuamente en la buacutesqueda de nuevas herramientas e investigando distintos procesos productivos que permitan que nuestros agricultores tengan acceso a informacioacuten relevante que facilite la adopcioacuten y aplicacioacuten de tecnologiacuteas acordes con el medio ambiente y sostenibles en el tiempo
La visioacuten de nuestra institucioacuten de fomento productivo nos mueve a actuar en red con otros actores puacuteblicos y privados en beneficio de la Agricultura Familiar Campesina con quienes estamos ligados iacutentimamente Son estas redes que se formalizan a traveacutes de convenios con otras instituciones las que nos permiten trabajar en conjunto y lograr los objetivos planteados
El presente documento detalla el trabajo coordinado entre profesonales de INDAP del Gobierno Regional de Los Riacuteos y la Secretariacutea Regional Ministerial (SEREMI) de Agricultura en el marco de la Poliacutetica Regional de Desarrollo Silvoagropecuario 2014-2018 quienes se dan cita para primero conversar luego discutir y finalmente explorar una de las alternativas energeacuteticas renovables como es la utilizacioacuten del biogaacutes el cual resulta factible de producir en los mismos predios de nuestros agricultores estableciendo una alternativa de
PRESENTACIOacuteN
JORGE SANCHEZ SLATERDirector Regional INDAP Regioacuten de Los Riacuteos
generacioacuten energeacutetica que revaloriza los residuos prediales haciendo eco a la creciente demanda que existe por parte de la Agricultura Familiar Campesina Regional por incorporar Energiacuteas Limpias que permitan desarrollar un manejo cada vez maacutes sustentable de sus unidades productivas
Cabe destacar que la investigacioacuten presentada a continuacioacuten estaacute enmarcada en los pequentildeos y medianos productores pretendiendo ser una herramienta uacutetil que constituya uno de los primeros pasos para evaluar la utilizacioacuten de este tipo de tecnologiacuteas en predios manejados por productores agropecuarios de la Regioacuten de Los Riacuteos
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INTRODUCCIOacuteN1
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En la Regioacuten de Los Riacuteos el sector silvoagropecuario representa el 13 del Producto Interno Bruto y genera el 25 del empleo siendo parte importante del motor econoacutemico regional Es por esta razoacuten que la Estrategia Regional de Desarrollo 2009-2019 establecioacute como imperativo disentildear y ejecutar una poliacutetica orientada a su fortalecimiento La implementacioacuten de esta poliacutetica se desarrolla con eacutenfasis en la investigacioacuten e innovacioacuten para hacer del sector silvoagropecuario y alimentario un sector maacutes competitivo y sustentable que potencie su rol de motor econoacutemico de la regioacuten con especial relevancia en los pequentildeos y medianos productores quienes seraacuten los principales beneficiarios de este instrumento
El presente documento es producto de un trabajo de investigacioacuten de caraacutecter exploratorio sobre el potencial de produccioacuten y utilizacioacuten de biogaacutes en explotaciones silvoagropecuarias de la Regioacuten de Los Riacuteos con eacutenfasis en la pequentildea y mediana agricultura Su finalidad fue reunir antecedentes que orienten la toma de decisiones puacuteblicas y privadas incluyendo informacioacuten teacutecnica y econoacutemica que deacute cuenta del potencial de implementacioacuten de proyectos de biogaacutes de origen agropecuario en la Regioacuten de los Riacuteos Para ello se trabajoacute tanto con informacioacuten secundaria (estudios manuales reportes tesis libros publicaciones cientiacuteficas etc) como con informacioacuten primaria proveniente de las experiencias de miembros del equipo de trabajo del estudio asiacute como de entrevistas a actores relevantes de los diversos rubros con potencial de produccioacuten de biogaacutes
El capiacutetulo dos de esta investigacioacuten hace referencia a los principios y conceptos baacutesicos de la produccioacuten de biogaacutes al anaacutelisis de las alternativas tecnoloacutegicas existentes para su produccioacuten asiacute como del estado actual del arte en la produccioacuten y el uso del biogaacutes tanto en el mundo como en el paiacutes y la regioacuten en particular
El capiacutetulo tres presenta una estimacioacuten de las distintas biomasas agropecuarias residuales disponibles en la regioacuten para la generacioacuten de biogaacutes incluyendo biomasas soacutelidas o liacutequidas provenientes de la produccioacuten pecuaria (lecheriacutea porcinos aves ferias ganaderas) asiacute como de la agroindustria (queso cerveza mataderos) Asimismo se calculan los potenciales teoacutericos de biogaacutes y su energiacutea caloacuterica a partir de las distintas biomasas disponibles Para ello se utilizan factores de conversioacuten especiacuteficos para cada biomasa y atendiendo a las caracteriacutesticas de las explotaciones locales
Finalmente se estima la generacioacuten de energiacutea teacutermica y eleacutectrica seguacuten corresponda a partir del biogaacutes potencial de las distintas biomasas disponibles Tambieacuten se incluye un anaacutelisis de autosuficiencia de biogaacutes para la cocina de una familia rural campesina promedio con algunos caacutelculos respecto a las implicancias en eficiencia energeacutetica y economiacutea
La presente publicacioacuten se realiza por encargo del Instituto de Desarrollo Agropecuario (INDAP) en el marco de la Poliacutetica Regional de Desarrollo Silvoagropecuario a traveacutes del Programa de Valorizacioacuten de Residuos de la Actividad Silvoagropecuaria con financiamiento del Gobierno Regional
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Se analiza en forma exploratoria
el potencial de produccioacuten y
utilizacioacuten de biogaacutes en explotaciones
silvoagropecuarias de la Regioacuten de Los
Riacuteos con eacutenfasis en la pequentildea y
mediana agricultura
El cuarto capiacutetulo aborda una evaluacioacuten econoacutemica de la implementacioacuten de Sistemas Prediales de Biodigestioacuten (SPB) lo que implica produccioacuten y uso de biogaacutes para pequentildeos y medianos productores agroalimentarios Se calculan beneficios costos econoacutemicos y sociales relativos a la implementacioacuten de un SPB mediante un estudio de flujos proyectados ingresos y costos de produccioacuten mantencioacuten y operacioacuten En el aacutembito de la evaluacioacuten mantencioacuten y operacioacuten ademaacutes de un anaacutelisis baacutesico del impacto y de las externalidades positivas que un proyecto de esta naturaleza conlleva
En el capiacutetulo final se analizan las normativas vigentes que regulan tanto los distintos proyectos de generacioacuten de biogaacutes como los procesos productivos asociados y sus eventuales impactos en el medioambiente
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Mario Aacutevila Grothusen
2 DESCRIPCIOacuteN Y ANAacuteLISIS DE ALTERNATIVAS TECNOLOacuteGICAS PARA LA PRODUCCIOacuteN DE BIOGAacuteS
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21 Aspectos metodoloacutegicos
En el presente capiacutetulo se revisoacute bibliografiacutea se incorporaron experiencias visitadas consultas a encargados de biodigestores y la experiencia del autor que cuenta con una decena de proyectos de Biogaacutes ejecutados y en funcionamiento De esta manera se procedioacute a realizar una siacutentesis del estado del arte del biogaacutes desde lo maacutes general hasta llegar a los casos particulares en la Regioacuten de Los Riacuteos haciendo hincapieacute en detalles teacutecnicos especiacuteficos de diferentes modelos de biodigestores y los diversos materiales que se usan en su construccioacuten
22 Digestioacuten anaeroacutebica historia y actualidadLas primeras menciones sobre biogaacutes se remontan al antildeo 1600 En el siglo XVI el cientiacutefico y naturalista Alessandro Volta realizo los primeros experimentos de combustioacuten de biogaacutes producido en pantanos En el antildeo 1890 se construye el primer biodigestor a escala aplicada en la India y en 1896 en Exeter Inglaterra las laacutemparas de alumbrado puacuteblico eran alimentadas por el gas recolectado de los digestores que fermentaban los lodos cloacales de la ciudad
Tras la primera guerra mundial comienzan a difundirse en Europa las llamadas faacutebricas productoras de biogaacutes cuyo producto se empleaba en tractores y automoacuteviles de la eacutepoca (figura 1) En todo el mundo se difunden los denominados tanques Imhoff para el tratamiento de aguas cloacales colectivas y el biogaacutes producido se utilizoacute para el funcionamiento de las propias plantas en vehiacuteculos municipales y en algunas ciudades se lo llegoacute a inyectar en la red de gas comunal
Durante los antildeos de la Segunda Guerra Mundial comienza la difusioacuten de los biodigestores a nivel rural tanto en Europa como en China e India que se transforman en liacutederes en la materia Esta difusioacuten se ve interrumpida por el faacutecil acceso a los combustibles foacutesiles de las deacutecadas posteriores Recieacuten en 1970 producto de una crisis energeacutetica se reinicia con gran iacutempetu la investigacioacuten y difusioacuten del biogaacutes en todo el mundo incluyendo la gran mayoriacutea de los paiacuteses latinoamericanos [1] [2] [3]
Figura 1 (A - B) Buses funcionando con biogaacutes durante la segunda guerra mundial y posterior a ellasup1
sup1 Fuente httpcommunitybysesigncouk
En 1896 en Exeter Inglaterra
las laacutemparas de alumbrado puacuteblico eran
alimentadas por el gas recolectado de los digestores que fermentaban los
lodos cloacales de la ciudad
A B
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Figura 2 Esquema de un biodigestor en base a purinesFuente Biotecsur
Las uacuteltimas dos deacutecadas han sido especialmente fructiacuteferas en cuanto a descubrimientos sobre el funcionamiento microbioloacutegico y bioquiacutemico del proceso de produccioacuten de biogaacutes gracias al nuevo material de laboratorio que permitioacute el estudio de los microorganismos que intervienen en eacuteste y que operan en condiciones anaeroacutebicas Estos progresos en la comprensioacuten del proceso han estado acompantildeados por importantes logros tecnoloacutegicos como la incorporacioacuten de sistemas de agitacioacuten control de temperatura y sistemas de premezcla entre otros
Seguacuten Preston [4] los paiacuteses generadores de tecnologiacutea maacutes importantes en la actualidad son China (maacutes de 5 millones de biodigestores) India Alemania (maacutes de 25000 biodigestores) Holanda Francia Gran Bretantildea Suiza Italia EEUU y Filipinas A lo largo de los antildeos la tecnologiacutea de la digestioacuten anaeroacutebica se ha ido especializando abarcando actualmente diferentes campos de aplicacioacuten con objetivos muy diversos Hoy en Chile existen plantas industriales de biodigestioacuten para tratar los desechos de la industria porcina lechera bovina tratamiento de aguas servidas y RILES de la industria laacutectea como se veraacute en el capiacutetulo 28
23 Descripcioacuten de un biodigestor Un biodigestor es un estanque o contenedor cerrado hermeacutetico e impermeable (tambieacuten llamado Reactor) dentro del cual se deposita el sustrato (material orgaacutenico a fermentar como excrementos de humanos y animales purines hojas pasto frutas y desechos vegetales) agregando agua a la mezcla Dentro del biodigestor se produce la descomposicioacuten anaeroacutebica de la cual se obtiene Biogaacutes y Biofertilizante Este sistema tambieacuten puede incluir una caacutemara o estanque de carga una caacutemara o sistema de decantacioacuten antes del reactor un dispositivo para captar y almacenar el biogaacutes sistemas de agitacioacuten y calefaccioacuten dentro del biodigestor y caacutemaras o estanques de acumulacioacuten post tratamiento a la salida del biodigestor En la fi gura 2 se muestra esquemaacuteticamente el ingreso de sustrato al biodigestor la salida de digestato y la salida de biogaacutes desde la parte superior del biodigestor (Gasoacutemetro) hacia un Grupo Electroacutegeno
Esquema funcional de un biodigestor
Purines Biodigestor Biofertilizante Generador de electricidad y calor
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Figura 4 (A - B) Caldera a biogaacutes y grupo electroacutegeno a biogaacutes
Fuente Biotecsur
24 Biogaacutes El biogaacutes es una mezcla de gases producto de la descomposicioacuten microbioloacutegica que se puede encontrar habitualmente en la superfi cie de pozos o lagunas con deposicioacuten de desechos orgaacutenicos (por ejemplo hojas de aacuterboles plantas o restos de origen animal) durante meses o antildeos Es por esto que se le conoce tambieacuten como el ldquogas de los pantanosrdquo El biogaacutes contiene mayormente metano lo que lo hace interesante como combustible (fi gura 3) la otra gran parte es dioacutexido de carbono que corresponde a un gas incoloro inodoro y no combustible
241 Composicioacuten del biogaacutes
La composicioacuten de biogaacutes depende del tipo de desecho utilizado y las condiciones en que se procesa Generalmente contiene metano CH4 en un rango de 50 a 70 y dioacutexido de carbono CO2 en un rango de 50 a 30 dependiendo especiacutefi camente de los contenidos de carbohidratos proteiacutenas y grasas que contenga el sustrato Ademaacutes el biogaacutes tambieacuten contiene algunas impurezas como aacutecido sulfhiacutedrico H2S agua y algunos compuestos volaacutetiles como hidrocarburos halogenados y siloxanos entre otros [5]
En cuanto a los gases considerados impuros es importante sentildealar al aacutecido sulfhiacutedrico H2S ya que es un compuesto corrosivo y se debe fi ltrar para evitar el deterioro de las caacutemaras de combustioacuten en los motores que se alimentan con biogaacutessup2 En cocinas o calderas se debe considerar salida de gases de combustioacuten a la atmosfera asegurando que no existan escapes que pudieran ser inhalados
242 Caracteriacutesticas y usos del biogaacutes
El biogaacutes por naturaleza es un combustible que en contacto con oxiacutegeno y con una fuente de calor genera fuego Contiene 5600 Kcalmsup3 a presioacuten atmosfeacuterica [6] De forma natural tiene similar olor al gas licuado lo que permite detectarlo al olfato Al ser quemado en una cocina no presenta mal olor Al tener maacutes del 50 de metano es posible utilizarlo de forma similar al gas natural para generar calor en cocinas y calderas o generar energiacutea eleacutectrica con grupos electroacutegenos adaptados para funcionar con biogaacutes (Figura 4)
Figura 3 Caldera a biogaacutesFuente Biotecsur
sup2 Ver NCh 382 antildeo 2004 H2S clasifi ca como Clase 8
A B
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Figura 5 Calefactor porcino a biogaacutes CET (Centro de Educacioacuten y Trabajo) TalcaFuente Biotecsur
25 Fases de la digestioacuten anaeroacutebica y produccioacuten de biogaacutes
En el proceso de biodigestioacuten anaeroacutebica se distinguen cuatro etapas oacute fases
Hidroacutelisis Acidogeacutenesis Acetogeacutenesis Metanogeacutenesis
En la primera fase llamada hidroacutelisis se descomponen las moleacuteculas maacutes complejas como proteiacutenas hidratos de carbono y liacutepidos que son hidrolizados por enzimas producidas por los microorganismos fermentadores De esta descomposicioacuten se producen compuestos solubles como aminoaacutecidos azuacutecares y aacutecidos grasos de cadena larga que pueden ser descompuestos por bacterias acidogeacutenicas Producto de la accioacuten de las bacterias acidogeacutenicas se generan aacutecidos grasos de cadena corta alcoholes hidroacutegeno y dioacutexido de carbono siendo los aacutecidos grasos de cadena corta transformados por los microorganismos acetogeacutenicos en aacutecido aceacutetico hidroacutegeno y dioacutexido de carbono En la uacuteltima etapa las bacterias metanogeacutenicas producen metano a partir del hidroacutegeno dioacutexido de carbono y aacutecido aceacutetico [5]
Es importante destacar que este proceso solo puede realizarse dentro de un rango de temperatura que va desde 1degC hasta los 60degC como maacuteximo y dentro de este rango de temperaturas existen tres rangos donde intervienen diferentes tipos de bacterias metanogeacutenicas con diferentes velocidades de produccioacuten de biogaacutes Estos rangos podemos clasifi carlos en [7]
1 Rango Psicrofiacutelico (desde 1degC hasta 25degC) con producciones lentas de biogaacutes2 Rango Mesofiacutelico (desde 32degC hasta 42degC) con producciones medias de biogaacutes3 Rango Termofiacutelico (desde 50degC hasta los 60degC) con producciones altas de biogaacutes
En la fi gura 6 se observa que a altas temperaturas hay mayor produccioacuten de biogaacutes y en menor tiempo que a bajas temperaturas Por otro lado a menores temperaturas se pueden lograr producciones similares de biogaacutes aumentando el tiempo de residencia o Tiempo de Retencioacuten Hidraacuteulica (TRH) el cual se defi ne como el valor en diacuteas del cuociente entre el volumen del digestor y el volumen de carga diaria
En teacuterminos generales la produccioacuten de biogaacutes a partir de una biomasa particular es proporcional a paraacutemetros tales como el contenido de materia orgaacutenica (medido como DBO5) soacutelidos volaacutetiles (materia combustible) y contenido energeacutetico Ello puesto que la produccioacuten de biogaacutes seraacute proporcional al contenido de carbono disponible
Figura 6 Graacutefi co temperatura versus produccioacuten de biogaacutes [5]
15000
10000
5000
0
Prod
ucci
oacuten d
e bi
ogaacutes
30ordmC
20ordmC
50ordmC
0 50 100 150
Tiempo de residencia
mll
Diacuteas
Cantidad de gasMetano
Existen ejemplos en Chile de diversas aplicaciones para el biogaacutes como refrigeradores y cocinas domiciliarias calderas industriales laacutemparas para calefaccioacuten en planteles porcinos (Figura 5) motores para generar movimiento mecaacutenico y bombas o alternadores para generar electricidad
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Figura 7 (A - B) Aplicacioacuten de biofertilizante Fuente Biotecsur
261 Ventajas del uso de biol (fase liacutequida)
Dentro de las ventajas del uso del biol podemos mencionar las siguientes
1 Al igual que otros fertilizantes orgaacutenicos permite un mejor intercambio catioacutenico (capacidad que tiene un suelo para retener y liberar iones positivos) en el suelo ampliando la disponibilidad de nutrientes Igualmente ayuda a mantener la humedad y mantiene un microclima adecuado para los organismos vegetales En el caso de purines la biodigestioacuten de estos aumentariacutea la disponibilidad de nitroacutegeno de la biomasa residual Al respecto en el anexo 71 se adjunta una tabla con los resultados de anaacutelisis comparativo entre purines y biol de la zona de Purranque ademaacutes de resultados de otro ensayo
sup3 Sistema de biodigestioacuten a base de tres o maacutes estanques preparados para digerir desechos orgaacutenicos secos o de fase soacutelida
Al respecto los compuestos ricos en lignina tales como madera (y sus derivados) o paja presentan una baja digestibilidad y por ende menor produccioacuten de biogaacutes asiacute como sustratos con sustancias inhibidoras Por otra parte una relacioacuten equilibrada de nutrientes en el sustrato evita una utilizacioacuten incompleta de sustratos Una relacioacuten oacuteptima carbononitroacutegenofoacutesforo (CNP) es alrededor de 12551
26 Biofertilizante
Se le llama Biofertilizante a la materia orgaacutenica (digestato) proveniente del proceso de biodigestioacuten el cual debe pasar dentro del biodigestor entre 30 y 100 diacuteas de TRH dependiendo del tipo de biodigestor y temperatura de trabajo En este proceso parte de la materia orgaacutenica se mineraliza quedando los nutrientes disponibles para las plantas por lo que es un fertilizante natural de buena calidad que se aplica a praderas y cultivos Este producto se compone de una fase soacutelida llamada ldquobiosolrdquo y una fase liacutequida llamada ldquobiolrdquo aunque comuacutenmente se le llama Biofertilizante a ambas fases
Existen biodigestores que utilizan solo la fase liacutequida (con separacioacuten de soacutelidos antes del biodigestor) por tanto el digestato seraacute liacutequido y es aplicable directamente con sistemas de riego por aspersioacuten o carro purinero Otros biodigestores disentildeados para alimentarse con ambas fases (mezcla de soacutelidos y liacutequidos) producen digestato con una mezcla de biol y biosol Para regar esta mezcla se debe utilizar un carro purinero o separar las fases para poder usar el biol en un sistema de riego por aspersioacuten (para evitar que se tapen las boquillas de los equipos de riego) En los biodigestores analizados en este estudio denominados Sistemas Prediales de Biodigestioacuten (SPB) no se contempla el uso exclusivo de residuos soacutelidos sin dilucioacuten como sustrato ya que esto requiere un sistema de biodigestioacuten tipo Batchsup3
En la figura 7 se aprecian aplicaciones de digestato de purines de vacunos tratados en un biodigestor domiciliario y tambieacuten se aprecia un sistema de riego con un carro adaptado para aplicar biol en praderas
A
B
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2 Se puede aplicar junto con agua en sistemas de irrigacioacuten
3 En pequentildeas cantidades cuando presenta compuestos orgaacutenicos bioestimuladores del crecimiento es capaz de promover actividades fisioloacutegicas y estimular el desarrollo de las plantas sirviendo para el enraizamiento (aumenta y fortalece la base radicular o las raiacuteces de la planta) mejora el follaje mejora la floracioacuten y activa el vigor y poder germinativo de las semillas traducieacutendose todo esto en un potencial aumento significativo de las cosechas
4 Ensayos realizados con diferentes cultivos en diversas partes del mundo muestran que utilizar solo biol seriacutea suficiente para lograr la misma o mayor productividad que usando fertilizantes quiacutemicos [8] [9] [10] [11] [12]
5 Cabe destacar que los desechos orgaacutenicos sometidos al proceso de biodigestioacuten
eliminan la mayoriacutea de patoacutegenos reduciendo draacutesticamente el riesgo de transmitir enfermedades y dispersar semillas de malezas En un anaacutelisis solicitado por la empresa Biotecsur el antildeo 2012 se sometioacute una muestra de RILES de fosas seacutepticas a biodigestioacuten durante 50 diacuteas y se analizaron las muestras digeridas El resultado demostroacute que se elimina la presencia de coliformes y Salmonella principalmente Detalles del anaacutelisis en el anexo 72
262 Ventajas del uso de biosol (fase soacutelida)
A diferencia del biol el biosol contiene la fraccioacuten soacutelida en donde se encuentra la mayor parte del carbono Dentro de las ventajas del uso del biosol al igual que otros fertilizantes orgaacutenicos que contienen carbono podemos mencionar las siguientes
1 Regula la nutricioacuten de las plantas Los cultivos pueden ser fortalecidos y ocurrir una mejora del rendimiento o en la calidad del suelo
2 Confiere a los suelos arenosos una mayor cohesioacuten mejorando con ello la retencioacuten de los nutrientes en el suelo
3 Mejora la estructura y la capacidad de retencioacuten de la humedad favoreciendo la actividad bioloacutegica del suelo y la porosidad del mismo
4 Al combinarlo con materia orgaacutenica acelera el proceso de compostaje
5 Reduce la aplicacioacuten de abono al haberse digerido buena parte de la materia orgaacutenica durante el proceso de biodigestioacuten Esto es e specialmente relevante en relacioacuten al puriacuten fresco
6 Inhibe el crecimiento de hongos y bacterias que afectan a los organismos vegetales
7 Al fortalecer la biologiacutea y fertilidad del suelo reduce los factores de erosioacuten
8 Mejora la disponibilidad de algunos nutrientes en comparacioacuten con el puriacuten tal como se mencionoacute para el biol
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Material Aplicacioacuten Ventaja DesventajaDomo de Acero Para desechos Presioacuten constante de Mayor difi cultado Fibra de vidrio animales salida del biogaacutes y costos de instalacioacutenestructura de ladrillo aguas negras acepta alimentacioacuten y mano de obra engreda semiconstante relacioacuten a un sistema de estructura fl exible
Figura 8 Biodigestor de domo fl otante tipo Hinduacute [13]
Tabla 1 Biodigestor de Domo Flotante tipo Hinduacute
1 Caacutemara de llenado2 Tubo de entrada sustrato3 Caacutemara de biodigestioacuten4 Domo o cupula gasoacutemetro5 Salida de biogaacutes6 Tuberiacutea de salida digestado
27 Materiales tipos y aplicaciones de biodigestoresEn Latinoameacuterica se han desarrollado biodigestores del tipo estructura fl exible buscando bajar los costos mantener la efi ciencia y aumentar la rapidez en su instalacioacuten con la construccioacuten de biodigestores enterrados (tipo laguna) usando la tierra como estructura soportante Esta alternativa combinada con materiales de alta resistencia como geomembranas elaacutesticas y materiales resistentes al biogaacutes permiten una larga vida uacutetil incluso con exposicioacuten solar En las siguientes tablas y fi guras se describen las distintas tecnologiacuteas y materiales para biodigestores maacutes conocidos
Figura 9 Biodigestor de domo fi jo (tipo chino) Sector ColtaucoFuente Biotecsur
Figura 10 Biodigestor de domo fl otante tipo HinduacuteFuente Biotecsur
Figura 11 Biodigestor de estructura fl exible Fuente Biotecsur
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Tabla 2 Biodigestor de Domo Fijo tipo Chino
Material Aplicacioacuten Ventaja DesventajaLadrillo mortero Desechos de animales Larga vida uacutetil (20 antildeos Altos costos de instalacioacutencemento greda aguas negras aproximadamente) alta en relacioacuten a sistema deFibra de Vidrio Metal desechos vegetales presioacuten del biogaacutes 1 a 15m estructura flexible columna de agua se requiere estructura Acepta alimentacioacuten resistente para altas semiconstante presiones del biogaacutes
Figura 12 Biodigestor de domo fijo tipo Chino [13]
1 Caacutemara de llenado2 Tubo de entrada sustrato3 Caacutemara de biodigestioacuten4 Domo fijo gasoacutemetro5 Salida de biogaacutes6 Tuberiacutea de salida digestado7 Caacutemara de acopio digestado
Tabla 3 Biodigestor de Estructura Flexible
Material Aplicacioacuten Ventaja DesventajaPVC Polietileno Todo tipo de desechos Seguacuten material mediana y Requiere mayor proteccioacuten (mangas de 01mm) orgaacutenicos larga vida uacutetil Bajos costos para evitar roturasHDPE EPDM de instalacioacuten en relacioacuten a(geomembranas) sistemas de estructura riacutegida 100 hermeacutetico Acepta alimentacioacuten semiconstante
Figura 13 Biodigestor de Estructura Flexible
1 Caacutemara de llenado2 Tubo de entrada sustrato3 Caacutemara de biodigestioacuten4 Domo o gasoacutemetro flexible5 Salida de biogaacutes6 Tuberiacutea de salida digestado7 Caacutemara de acopio digestado
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Tabla 4 Biodigestor de Estructura Riacutegida y Gasoacutemetro Externo
Material Aplicacioacuten Ventaja DesventajaEstructura de Fibra de Desechos orgaacutenicos Rapidez en la instalacioacuten cuando Difi cultad para realizarvidrio Metal Hormigoacuten liacutequidos y soacutelidos aguas son estanques prefabricados limpieza por las puertas negras (WC) bajos costos de instalacioacuten o tapas de entrada con materiales plaacutesticos Tamantildeos limitados Acepta alimentacioacuten semiconstante
Figura 14 Biodigestor de estructura riacutegida y gasoacutemetro externo
Figura 15 (A-B) Biodigestor de estructura riacutegida y gasoacutemetro externo Fuente Valentina Torres
1 Caacutemara de llenado2 Tubo de entrada sustrato3 Estanque de biodigestioacuten4 Gasoacutemetro externo5 Salida de biogaacutes6 Tuberiacutea de salida digestado7 Caacutemara de acopio digestado8 Estanque con agua
A B
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Material Aplicacioacuten Ventaja Desventaja
Tabla 5 Biodigestor de Flujo Inducido Estructura Riacutegida y Gasoacutemetro Flexible
Figura 16 Biodigestor de Flujo Inducido Estructura Riacutegida y Gasoacutemetro Flexible
Figura 16 (A - B) Biodigestor sistema estructura hormigoacuten domo fl exible agitacioacuten constante y calefaccioacuten Fuente Biotecsur
1 Estanque de recepcioacuten2 Tubo de entrada sustrato3 Estanque de biodigestioacuten4 Gasoacutemetro fl exible5 Salida de biogaacutes6 Tuberiacutea de salida de digestado7 Estanque de acopio digestado8 Agitador9 Calefaccioacuten
Estructura de Hormigoacuten o Acero impermeabilizado Cubierta fl exible de Geomembranas EPDM PVC HDPE
Alta efi ciencia en relacioacuten a sistemas sin calefaccioacuten y sin agitacioacuten como los anteriores citados Vida uacutetil 20 antildeos (aproximadamente) Recomendado para procesos industriales
Altos costos de inversioacuten en relacioacuten a los sistemas anteriormente citados alta tecnologiacutea instalada (agitacioacuten calefaccioacuten)
Todo tipo de desechos orgaacutenicos
A B
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28 Experiencias de biodigestioacuten en el paiacutesEn Chile existen actualmente 74 biodigestores instalados de los cuales 18 unidades han sido instaladas para el sector lechero el resto para el tratamiento de aguas servidas y RILES industriales⁴ Ademaacutes en distintas partes del paiacutes se encuentran experiencias de biodigestores aplicados al sector domiciliario para tratar los desechos orgaacutenicos de animales domeacutesticos (cerdos perros aves de corral y ganado)
El tratamiento con biodigestores es una alternativa efi ciente para bajar la Demanda Bioloacutegica de Oxigeno (DBO5) de los residuos orgaacutenicos en otras palabras para reducir su contenido de materia orgaacutenica Es por esta razoacuten que se han instalado biodigestores en grandes plantas de tratamiento como La Farfana en Santiago y Essal Osorno En la planta depuradora La Farfana las empresas Metrogas y Aguas Andina en Santiago producen biogaacutes gracias al proceso de tratamiento de las aguas En esta planta se producen cerca de 24 millones de msup3 anuales de biogaacutes que permite sustituir al gas natural como materia prima en la produccioacuten de gas de ciudad benefi ciando a 100000 usuarios este combustible en la Regioacuten Metropolitana [14] Otras plantas importantes han sido instaladas en planteles de produccioacuten animal en confi namiento (cerdos o aves) de empresas como Agrosuper para el tratamiento de los purines de sus planteles
Los biodigestores de mayor tamantildeo instalados en Chile son de estructura riacutegida y cuacutepula fl exible o con gasoacutemetro externo integran agitacioacuten y calefaccioacuten permanente los cuales se instalan para brindar energiacutea eleacutectrica y solucionar graves problemas de contaminacioacuten Este tipo de biodigestores tienen un mayor costo inicial y poseen sistemas que hacen maacutes complejo y costoso su operacioacuten y mantenimiento Por lo cual solo se han instalado principalmente en grandes lecheriacuteas sobre 1000 vacas estabuladas en criaderos de maacutes de 20000 cerdos y plantas de tratamiento de aguas servidas de gran tamantildeo En la zona central la empresa Genera Austral ha instalado ya dos plantas para tratar los desechos de la produccioacuten porcina a gran escala ldquoSanta Irenerdquo y ldquoLas Pampasrdquo estas plantas se instalaron en la Empresa Max Agro ubicadas en las comunas de Las Palmas y Pichidegua Las plantas tienen una potencia instalada de 800 KW y generan energiacutea eleacutectrica para aproximadamente 2500 familias de la zona circundante [15]
Figura 17 Planta biogaacutes en la Regioacuten de OacuteHiggins para purines de cerdosFuente Genera Austral
⁴ Schwager Energy 2016
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Estos reactores anaeroacutebicos trabajan a temperaturas de 32 a 42 degC (mesoacutefila) o 52 a 60degC (termoacutefilas) poseen sofisticados sistemas de control y estaacuten generalmente conectados a equipos de co-generacioacuten (electricidad y calor figura 18)
En teacuterminos generales la mayor parte de esta tecnologiacutea se ha incorporado de las experiencias extranjeras pero tambieacuten se estaacute desarrollando y aplicando tecnologiacutea propia para el tratamiento de purines en lecheriacuteas y suero en queseras Este es el caso de dos sistemas instalados por la empresa Schwager Energy (proyecto LampE Laacutecteos y Energiacutea) en la Regioacuten de los Lagos funcionando para digerir desechos de la produccioacuten quesera tales como suero lactosa y aguas de lavado La primera planta instalada en la ciudad de Purranque produce energiacutea eleacutectrica con una potencia instalada de 400 KW para venta al SIC (Sistema Interconectado Central) La segunda planta de este tipo en funcionamiento se encuentra en la ciudad de Osorno (Figura 19) y produce biogaacutes para reemplazo de gas licuado (GLP) en los procesos de produccioacuten de queso [16]
En el sector lechero se han implementado maacutes de una decena de biodigestores desde 20 a 300 vacas en ordentildea durante la uacuteltima deacutecada desarrollaacutendose en la Regioacuten de los Lagos modelos especiacuteficos de biodigestores para el tratamiento de desechos orgaacutenicos en lecheriacuteas En su mayoriacutea corresponden a sistemas de laguna con estructuras superiores flexibles de geomembrana (Figura 20) o reactores de hormigoacuten con gasoacutemetro flexible Estos sistemas producen biogaacutes para generar electricidad y energiacutea teacutermica El biol obtenido se aplica en las praderas como fertilizante natural
Uno de estos ejemplos es la planta de biogaacutes instalada en el Fundo ldquoEl Animardquo sector Purranque Regioacuten de los Lagos (Figura 21) este sistema aprovecha los purines generados en los patios de espera de la sala de ordentildea por una masa de 200 vacas promedio produciendo biogaacutes para calentar el agua requerida en los procesos de limpieza de equipos mejorando el proceso de canalizacioacuten de los purines y obteniendo digestato (residuo estabilizado de la biodigestion) cuya fase liacutequida (biol) se aplica en praderas mediante un sistema de riego Cabe destacar que en este proyecto las aguas servidas del bantildeo de los operarios son ingresadas a los biodigestores En el anexo 71 se presenta el resultado de un anaacutelisis de nutrientes de puriacuten crudo versus digestado para efectos comparativos
A escala domiciliaria se han instalado biodigestores de estructura riacutegida con buenos resultados donde se han hecho funcionar refrigeradores con biogaacutes Una de estas experiencias se realizoacute el antildeo 2008 en la comuna de Empedrado Regioacuten del Maule y otra el antildeo 2010 en Coltauco (Figura 10) En este tipo de biodigestor se incorporan excretas de gallinas cerdos y caballos Asiacute mismo en la Regioacuten de Los Riacuteos se han desarrollado iniciativas descritas en el punto 29
Finalmente si bien los rellenos sanitarios no son biodigestores propiamente tales una importante produccioacuten de biogaacutes en Chile se obtiene de la captacioacuten de eacuteste desde rellenos sanitarios como el caso del relleno Lomas Los Colorados de la empresa KDM en la Regioacuten Metropolitana (Figura 22)
En el Km 35 al sur de Puerto Montt la empresa REXIN utiliza el biogaacutes de su relleno sanitario para calentar los liacutequidos percolados y evaporarlos en una torre eliminando
Figura 18 Co-generacioacuten con grupo electroacutegeno de 200 KW a biogaacutes en planta de Genera Austral Fuente Biotecsur
Figura 19 (A - B) Planta de biogaacutes para residuos laacutecteos de Schwager Energy en Osorno 2016Fuente Biotecsur
Figura 20 Biodigestores de material flexible tipo laguna en la Regioacuten de los Lagos 2010Fuente Biotecsur
A
B
28
Figura 21 Biodigestores en fundo ldquoEl Animardquo sector Purranque 2014Fuente Biotecsur
Figura 22 Esquema de sistema de captacioacuten y transformacioacuten del biogaacutes en energiacutea eleacutectrica en el relleno sanitario Loma Los Colorados [17]Fuente elaboracioacuten propia
Figura 23 Sistema de Biodigestioacuten Predial para 40 vacas Chiscaihue 2015Fuente Biotecsur
Figura 24 Biodigestor estructura flexible tipo laguna Reumen 2015Fuente Biotecsur
asiacute riesgos de contaminacioacuten⁵ Es importante mencionar que los rellenos sanitarios no pueden considerarse tecnologiacuteas alternativas a los biodigestores puesto que la eficiencia de captacioacuten del biogaacutes generado en eacutestos dado que se trata de contenedores abiertos a la recepcioacuten de basura (no hermeacuteticos) fluctuacutea entre un 25 y 75 [18] Ello implica un desaprovechamiento de energiacutea e importantes emisiones de metano (un potente gas con efecto invernadero) a la atmoacutesfera Asimismo por el hecho que los nutrientes se mezclan con diversas sustancias toacutexicas del resto de basura en el caso de rellenos sanitarios no se produce biofertilizante aprovechable
29 Estado actual produccioacuten y uso de biogaacutes en la Regioacuten de Los Riacuteos
En la actualidad en la regioacuten se puede dar cuenta de tres experiencias piloto de produccioacuten de biogaacutes que permitiraacute generar energiacutea teacutermica para calentar agua y utilizarla en los diferentes procesos de produccioacuten o su uso en el hogar El primer piloto es un biodigestor para una lecheriacutea 40 vacas el segundo para una lecheriacutea de 70 vacas y tres pilotos domiciliarios
Caso 1En la localidad de Chiscaihue comuna de Riacuteo Bueno en noviembre de 2015 se instaloacute un SPB para 40 vacas utilizando un pozo como estructura soportante para el biodigestor y una cuacutepula flexible con geomembrana desmontable (Figura 23) El sistema cumple con tratar los purines de forma segura y limpia y generaraacute biogaacutes para calentar 80 litros de agua a 80degC y realizar el lavado de los equipos de la sala de ordentildea
Caso 2En la comuna de Paillaco sector Reumen en noviembre de 2015 se instaloacute un SPB para 70 vacas tambieacuten con sistema de cuacutepula flexible e impermeabilizacioacuten con geomembrana inferior lo que permite trabajar grandes voluacutemenes utilizando un pozo como estructura soportante del volumen interior (Figura 24) El sistema cumple con las normativas vigentes (DS 40 y DS 90) para el tratamiento de los purines de forma segura y limpia generando biogaacutes para calentar 150 litros de agua a 80degC y realizar el lavado de los equipos de la sala de ordentildea
⁵ Fuente wwwrexincl
Relleno sanitarioCampo de pozos
Estacioacuten de succioacuten y quema
Moacutedulos generadores
Transmisioacuten
Transformadores
29
Caso 3El antildeo 2015 la Gobernacioacuten Provincial de Valdivia desarrolloacute un estudio en el marco del proceso de modernizacioacuten y mitigacioacuten de riesgos del Ministerio del Interior sobre el autoabastecimiento hiacutedrico y energeacutetico a partir de la cosecha de aguas lluvias y la produccioacuten de biogaacutes a traveacutes del tratamiento de residuos orgaacutenicos que se llevoacute a cabo en zonas rurales de las comunas de Mariquina (sector costero) Maacutefil y Los Lagos (sector cordillerano) de la provincia de Valdivia proyecto en el cual se habilitaron tres pilotos con biodigestores de proceso continuo para uso domiciliario en la Provincia de Valdivia Los biodigestores operan con estieacutercol de bovino u ovino seguacuten sea la disponibilidad de recursos en cada sector Estos pilotos pretenden estimar la viabilidad del uso de energiacuteas proveniente de la generacioacuten de biogaacutes en sectores apartados de la provincia de Valdivia revalorizando los desechos animales disponibles disminuyendo la emisioacuten de metano y contribuyendo a suplir parte de la demanda energeacutetica necesaria en los hogares de familias rurales que trabajan economiacuteas de subsistencia o con micro emprendimientos cuyos procesos necesiten de energiacutea (ejemplo Artesaniacutea en lana especiacuteficamente el tentildeido de la misma) Estos pilotos estaacuten operando desde agosto de 2015 (figura 25)
210 Experiencias tecnoloacutegicas pertinentes a produccioacuten laacutectea ganadera
En la Regioacuten de Los Lagos existe la mayor cantidad de biodigestores del paiacutes relacionados con produccioacuten laacutectea ganadera existindo 3 tipos de instalaciones
Biodigestores de estructura riacutegida con gasoacutemetro externo de capacidad industrial Este tipo de plantas estaacuten instaladas en Purranque Osorno y Puerto Octay para tratar suero de leche en la produccioacuten quesera
Biodigestores de tipo laguna con estructura superior flexible (gasoacutemetro integrado) para lecheriacuteas principalmente para lecheriacuteas pequentildeas a medianas Este tipo de biodigestores estaacuten instalados en predios lecheros para tratar los purines generados en los patios de espera utilizando el biogaacutes para generar electricidad y calor
Biodigestores de tipo estructura riacutegida y gasoacutemetro flotante principalmente para instalaciones domiciliarias y sistemas de produccioacuten a pequentildea escala Como se mencionoacute anteriormente estos modelos de biodigestores se han instalado tambieacuten en la Regioacuten de los Riacuteos para tratar los desechos de los bantildeos y excrementos de animales
En los biodigestores domiciliarios las bostas recogidas se licuan con agua para ingresarlas al biodigestor (Figura 26) Junto con el puriacuten de animales se puede ingresar las aguas negras y agregar otros desechos orgaacutenicos disponibles como ldquobagazordquo de la produccioacuten de chicha excremento de perros excremento de aves gallinas etc
Figura 25 (A - B - C) Biodigestores de estructura rigida y domo flotante en la Regioacuten de Los Riacuteos 2015Fuente Valentina Torres (A) Patricio Castro (B y C)
A
B
C
30
Figura 26 (A-B) Recoleccioacuten mezcla y llenado biodigestor domiciliario 2008Fuente Biotecsur
Figura 28 Biodigestor estructura flexible para 80 vacas Puyehue 2013Fuente Biotecsur
Es importante destacar que los biodigestores de geomembrana flexible en su mayoriacutea son bolsas con una entrada y una salida por lo que no permiten una limpieza adecuada Esto provoca que se colmate o se sature de solidos (fibra) despueacutes de 2 a 3 antildeos aproximadamente en los casos en que el sustrato que ingresa contiene mucha fibra y poca agua obligando a reemplazar la bolsa completa Es por esta razoacuten que se recomienda instalar biodigestores con cuacutepula desmontable ya sea flexible o riacutegida con gasoacutemetro (Figura 27) que permita realizar limpieza y ademaacutes instalar un buen sistema de rejilla o separacioacuten de soacutelidos antes de ingresar al biodigestor
Ambas tecnologiacuteas Estructura Riacutegida (fibra de vidrio plaacutestico) y Estructura Flexible (figura 28) estaacuten disponibles en el sur de Chile Para predios con maacutes de 11 vacas y que producen en promedio maacutes de 100 litros de purines por diacutea es conveniente considerar biodigestores de estructura flexible ya que los voluacutemenes son maacutes grandes lo que dificulta trabajar con estructuras riacutegidas por los costos de transporte y montaje
Figura 27 Biodigestor domiciliario de estructura riacutegida y cuacutepula flexible para 20 cerdos biogaacutes para cocinar 2008Fuente Biotecsur
A B
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Alfredo Erlwein y Eliana Sotomayor
3 ESTIMACIOacuteN DE LA PRODUCCIOacuteN DE BIOMASA GENERACIOacuteN DE BIOGAacuteS Y SU POTENCIAL ENERGEacuteTICO
34
31 Estimacioacuten de las distintas biomasas residuales agropecuarias disponibles para la generacioacuten de biogaacutes en la Regioacuten de Los Riacuteos
La biomasa es toda materia orgaacutenica⁶ en su estado inicial o aquella procedente de la transformacioacuten natural o artificial de la misma La bioenergiacutea o energiacutea de la biomasa corresponde a toda la energiacutea proveniente de la quema directa de materia orgaacutenica o a traveacutes de los combustible derivados de eacutesta (ya sea en estado gaseoso como el biogaacutes o en forma liacutequida como los biodiesel) [19] El hecho de que se trate de una transformacioacuten reciente excluye de este grupo a los combustibles foacutesiles como el carboacuten el petroacuteleo o el gas natural [19] [20] Seguacuten su origen la biomasa puede clasificarse en
Natural Corresponde a toda la materia orgaacutenica que se encuentra en la naturaleza sin ninguacuten tipo de intervencioacuten humana como por ejemplo el material orgaacutenico muerto en un bosque
Residual Proveniente de procesos orgaacutenicos (como los agropecuarios) o artificializados (como los agroindustriales) Algunas veces esta biomasa puede tener alguacuten valor y es posible su recoleccioacuten pasando de ser un residuo a un insumo productivo
Agriacutecola Corresponde a la biomasa de cultivos agriacutecolas
Es importante destacar que si bien la bioenergiacutea proveniente de biomasa agriacutecola (cultivos) es teacutecnicamente posible ha sido realizada en diversos paiacuteses y presenta un dilema eacutetico en relacioacuten a la seguridad alimentaria cuando superficies de aptitud agriacutecola son utilizadas para la generacioacuten de energiacutea y no para el suministro de alimentos Adicionalmente teniendo en cuenta las proyecciones mundiales del crecimiento demograacutefico y el aumento de la degradacioacuten de tierras producto del manejo inadecuado la erosioacuten el cambio climaacutetico y la viabilidad de la bioenergiacutea a traveacutes de cultivos agriacutecolas no resulta una alternativa sostenible y justa a los combustibles foacutesiles En contraposicioacuten la bioenergiacutea y en particular el biogaacutes proveniente de residuos agriacutecolas se visualiza como una tecnologiacutea clave en la transicioacuten hacia una era de energiacuteas renovables pues no solo utiliza como insumo desechos de un proceso anterior sino que permite generar energiacutea con bajo impacto ambiental y social En consideracioacuten con lo anterior el potencial de biogaacutes soacutelo se calculoacute en base a la existencia de residuos dejaacutendose fuera los cultivos agriacutecolas en este estudio
No obstante es relevante notar que en determinadas situaciones el uso de cantidades limitadas de cultivos agriacutecolas para la produccioacuten de biogaacutes podriacutea generar beneficios y externalidades positivas en la disminucioacuten de la presioacuten sobre el bosque en el caso de comunidades rurales que dependen de lentildea para la generacioacuten de calor y cocina (ver ejemplo en capiacutetulo 334)
⁶ Compuesto proveniente de restos de organismos vivos o muertos La parte viva son las raiacuteces de las plantas bacterias lombriacuteces algas hongos etc La parte muerta son los restos muertos o en descomposicioacuten hojarascas madera y estieacutercol wwwfaoorgdocrep009ah645sAH645S05htm
La bioenergiacutea y en particular el
biogaacutes provenientes de
residuos agriacutecolas se visualizan como
una tecnologiacutea clave
en la transicioacuten hacia una era de energiacuteas renovables
35
311 Aspectos metodoloacutegicos
Para efectos de caacutelculo se consideraron diversas fuentes bibliograacuteficas disponibles en algunos casos el estudio se enfocoacute en anaacutelisis de casos detallaacutendose todos estos a lo largo del capiacutetulo Asimismo una importante base metodoloacutegica la constituyen tesis de pre y postgrado especiacuteficas en relacioacuten a estimacioacuten de potenciales de biogaacutes en la Regioacuten de Los Riacuteos [19] [20] [21] dirigidas por el primer autor de este capiacutetulo en donde se plantean estructuras y meacutetodos de investigacioacuten al tiempo que se generan bases de datos e informacioacuten relacionada Toda esta informacioacuten es actualizada en el presente estudio y ampliada a otros recursos no estudiados previamente Soacutelo se incluyeron recursos del sector agropecuario no consideraacutendose otras materias primas con potencial de produccioacuten de biogaacutes tales como los lodos de plantas de tratamiento de aguas o de salmonicultura Tampoco fueron considerados los cultivos agriacutecolas para bioenergiacutea puesto que tal como se analiza en el texto eacutestos son cuestionados ambiental y eacuteticamente a excepcioacuten de casos justificados de pequentildea escala
Dentro de los supuestos asumidos en este capiacutetulo se encuentran
Lecheriacuteas
Energiacutea biogaacutes=6 Kwhmsup3 (se asume 60 de metano) Dilucioacuten de purines constante y equivalente a 50 Periacuteodo produccioacuten lechevaca= 6 mesesantildeo⁷ Condiciones y superficie de corralanimal constante⁸ Produccioacuten de fecasanimal constante 10 del peso vivo⁹ Diferencia de pesoanimal seguacuten segmento productivo
Ferias Ganaderas
Funcionamiento 52 semanas antildeo 1 diacutea semana Permanencia de animales 15 diacuteas semana Rendimiento de estieacutercol liacutequido 40 msup3 de biogaacutes estieacutercol liacutequido
Productores de cerdos
Recoleccioacuten de estieacutercol 40 de estimacioacuten en base a diversas situaciones animales en pastoreo pastoreo con encierro nocturno y estabulacioacuten permanente
Rendimiento de estieacutercol liacutequido 60 msup3 estieacutercol liacutequido
Aves
70 msup3 biogaacutes msup3 estieacutercol
⁷ Se asume que en la AFC y pequentildea agricultura los partos y produccioacuten lechera se concentran en el periacuteodo primaveral tendiendo a la estacionalidad maacutes que al funcionamiento continuo Asimismo se asume que en este segmento productivo los periacuteodos de lactancia son menores que en los planteles altamente tecnificados o de gran escala
⁸ La cantidad de purines de un plantel estaacute determinada por la capacidad de recoleccioacuten de estieacutercol (principalmente en los patios de espera) y el grado de dilucioacuten (determinado fuertemente por la separacioacuten de aguas lluvias a traveacutes de techumbre y canaletas) La extensioacuten de los patios y techumbres variacutea sustantivamente entre planteles variabilidad que se obviacutea para efectos de caacutelculo
⁹ Como se aprecia posteriormente se establecen pesos por animal diferentes para cada tamantildeo de plantel bajo la premisa que planteles maacutes grandes y tecnificados presentaraacuten animales maacutes grandes (vacas de alta produccioacuten) que planteles menores
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Cerveceriacuteas
El porcentaje de metano de este tipo de biogaacutes es de 70 (alto) entonces la cogeneracioacuten tiene mayor eficiencia que generacioacuten de purines en AFC logrando 3Kwh teacutermico y 25Kwh eleacutectricomsup3 de biogaacutes
En este estudio se analizoacute la biomasa residual agroalimentaria disponible en la Regioacuten de Los Riacuteos con potencial para generacioacuten de biogaacutes clasificaacutendola como biomasa residual huacutemeda y biomasa residual soacutelida (Figura 29)
Figura 29 Clasificacioacuten de biomasas agropecuarias residuales analizadas en este estudio (adaptado de CNE-GTZ [22])
BIOMASA
Biomasa soacutelida
Biomasa liacutequida
Estieacutercol aviacutecola
Industria cervecera
Estieacutercol vacuno
Estieacutercol porcino
Ferias ganaderas
Industria quesera
Residuos de matadero
Dado que las diferentes biomasas variacutean en formato (liacutequido o soacutelido) el contenido de humedad y potencial de generacioacuten de biogaacutes no son presentadas comparativamente en este capiacutetulo sino en el proacuteximo en teacuterminos de produccioacuten de biogaacutes potencial
312 Biomasa residual liacutequida
Se considera biomasa residual liacutequida a aquellos residuos que contienen menos del 10 de materia seca Entre ellos es posible destacar a los residuos provenientes del tratamiento de aguas residuales domiciliarias la agroindustria y los procesos agropecuarios (purines de porcino y vacuno) [20]
3121 Puriacuten de vacuno de lecheriacutea
El puriacuten de vacuno corresponde a la mezcla producida por las excretas y orina de las vacas el agua utilizada para el lavado de las instalaciones del plantel y las aguas lluvias captadas en los corrales de espera En el caso de las lecheriacuteas de la zona sur de Chile debido a la caracteriacutestica climaacutetica de alta pluviosidad las aguas lluvia y las aguas de lavado (de equipos e infraestructura) representan casi la mitad de los purines generados en las lecheriacuteas [20]
37
En la regiones de Los Riacuteos y Los Lagos una vaca en ordentildea produce en promedio 105 litros puriacutendiacuteasup1ordm En general la generacioacuten de purines estaacute determinada por el manejo a nivel predial el sistema de produccioacuten ya sea estabulado (con recoleccioacuten de excretas) o en base a pastoreo (excretas en potrero no son utilizables) [21] y las dimensiones del patios de espera que determinan en gran medida la cantidad del agua lluvia colectada En la Regioacuten de Los Riacuteos los animales estabulados no alcanzan el 5 por lo cual la gran mayoriacutea del estieacutercol generado de caracteriacutesticas soacutelidas no es recolectado quedando como abono en los potreros pastoreados [22]
De acuerdo a la literatura y entrevistas realizadas a productores de la regioacuten de Los Riacuteos se determinoacute que un animal produce en excretas el equivalente al 10 de su peso vivo al diacutea y la dilucioacuten de las excretas es de aproximadamente un 50 [20] lo que resulta en una produccioacuten de puriacuten equivalente al 20 del peso vivo por vaca al diacutea Es importante considerar que lo anterior estima solo el periodo colectable el que corresponde entre a 3 a 4 horas diarias por 6 meses al antildeo por vaca en el caso de las explotaciones pequentildeas y medianas
Conjuntamente se determinoacute el peso promedio de la vaca en ordentildea de acuerdo a la clasificacioacuten de estratos seguacuten tamantildeo predial Los estratos se determinaron de acuerdo a la tenencia de vacas promedio en ordentildea por productor siendo mayor el peso en los planteles de mayor tamantildeo Esta segmentacioacuten se realizoacute en base a la clasificacioacuten realizada por el Instituto Nacional de Estadiacutesticas (INE) [23] el cual define como pequentildeos productores lecheros a aquellos que poseen un rebantildeo ganado de entre 10 a 49 cabezas De la misma manera el Instituto de Desarrollo Agropecuario (INDAP) se refiere a este segmento como Agricultura Familiar Campesina (AFC)rdquo sup1sup1 Para el segmento superior a 50 vacas promedio en ordentildea se realizoacute el anaacutelisis tambieacuten en base a la informacioacuten entregada por la Encuesta de Ganado Bovino [23] Los resultados se presentan en la tabla 6 Detalles de caacutelculo y coeficientes en anexo 731
sup1sup1 Los estratos definidos para el segmento de AFC se estructuraron en base a la informacioacuten entregada por los programas de fomento SAT PAP PDTI y PRODESAL de INDAP
sup1ordm Variacutea entre 34 a 260 lt puriacuten vaca diacutea
Tabla 6 Detalle de nuacutemero de animales y produccioacuten de purines por tamantildeo de explotacioacuten
Vacas en Vacas en Pesovaca Establo Purines ordentildea ordentildea (kg)sup1sup2 (hrdiacutea) (msup3antildeo)
0 a 9 1625 450 3 3336 10 a 24 4288 450 3 8804 25 a 49 3453 500 4 10503 50 a 99 8751 500 4 26618 100 a 299 17967 550 4 60115 300 y mas 81153 600 4 296208 Total 115148 405584
Fuente elaboracioacuten propia en base a INE 2011 [23]
Un animal produce en excretas el
equivalente al 10 de su peso vivo al diacutea y la dilucioacuten de las excretas es de
aproximadamente un 50
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De acuerdo a la tabla 6 se puede determinar que la Regioacuten de Los Riacuteos genera anualmente 405 mil msup3 de purines provenientes de la lecheriacutea de los cuales el 56 corresponde a explotaciones de pequentildeos productores
3122 Estieacutercol de porcino
El sector porcino no presenta cifras significativas en la Regioacuten de Los Riacuteos [24] A pesar de la existencia de empresas que elaboran productos en base a carne de cerdo en la regioacuten la mayoriacutea obtiene la materia prima desde criaderos ubicados en otras regiones como La Araucaniacutea y Biacuteo Biacuteo incluso a traveacutes de importaciones desde Canadaacute y Estados Unidos [25] No obstante la crianza de cerdos constituye una actividad que genera aportes a la economiacutea local especialmente en zonas rurales y sub-urbanas
Para propoacutesitos del estudio se estimoacute la disponibilidad de biomasa residual huacutemeda proveniente de la crianza de cerdo a partir de tres tamantildeos de explotacioacuten Ademaacutes se asumioacute una produccioacuten de 0003 msup3 de estieacutercoldiacutea [26] y una eficiencia de recoleccioacuten de un 40 En la tabla 7 se determina el total de cabezas de cerdo por estrato y la disponibilidad de produccioacuten anual de biomasa para este rubro en Los Riacuteos Detalles de caacutelculo y coeficientes en anexo 731
sup1sup2 Datos de peso de animales fueron obtenidos de entrevistas a productores de la Regioacuten
Tabla 7 Detalle de nuacutemero de cabezas de cerdo y produccioacuten de purines por tamantildeo de explotacioacuten en la Regioacuten de Los Riacuteos
Rango Cabezas de cerdos Estieacutercol (msup3antildeo)Menos de 50 cabezas 31924 13983Maacutes de 50 y menos de 500 1594 698Maacutes de 500 700 307Total 34218 14988
Fuente Elaboracioacuten propia en base al Censo Silvoagropecuario 2007 [24]
De acuerdo a la tabla anterior la disponibilidad de materia orgaacutenica generada por la produccioacuten de porcinos en la Regioacuten de los Riacuteos es de 15 mil msup3antildeo El segmento que corresponde a la agricultura familiar campesina (menos de 50 cabezas de porcino) genera un 93 de la biomasa total de excretas de porcinos producida en la regioacuten
3123 Ferias ganaderas
En la Regioacuten de Los Riacuteos existen dos ferias de remate FEGOSA ubicada en la comuna de Paillaco y Tattersall ubicada en la comuna de Riacuteo Bueno Para la estimacioacuten de la produccioacuten de biomasa (principalmente purines bovinos pero tambieacuten excretas de otras especies asiacute como residuos orgaacutenicos de las faenas) se utilizoacute la informacioacuten que ambos establecimientos publican semanalmente sobre precios y cantidad de animales rematados ademaacutes de la informacioacuten proveniente de entrevistas Detalle de entrevistas anexo 74
La disponibilidad de materia orgaacutenica
generada por la produccioacuten de porcinos en la Regioacuten de Los
Riacuteos es de 15 mil msup3antildeo
39 Tabla 8 Puriacuten producido seguacuten tipo de animal Tattersall Tabla 9 Puriacuten producido seguacuten tipo de animal FEGOSA
En relacioacuten al manejo de purines Tattersall almacena las aguas de lavado y posteriormente las traslada a una planta procesadora que filtra y separa los compuestos soacutelidos (excretas) de los liacutequidos Los liacutequidos son eliminados a traveacutes del alcantarillado y los soacutelidos son incorporados a las demaacutes excretas producidas semanalmente por los animales rematados y luego son retirados del recinto (anexo 742 entrevista Tattersal) FEGOSA por su parte realiza un manejo similar con las aguas de lavado Estas son almacenados en dos pozos purineros y una vez que los pozos se encuentran llenos los purines son trasladados a una planta procesadora (anexo 745 entrevista FEGOSA)
Para la determinacioacuten de la disponibilidad de biomasa residual huacutemeda de las ferias de ganado se analizaron datos de la temporada 2014 considerando 51 remates para el caso de Tattersal y 52 para FEGOSA Ademaacutes seguacuten informacioacuten recopilada en terreno se determinoacute una permanencia de 15 diacuteas promedio de los animales en ambas ferias
Los paraacutemetros utilizados para determinar la cantidad de puriacuten producido por animal se obtuvieron del estudio de Deublein y Steinhauser [32] (informacioacuten detallada en el anexo 731) En las tablas 8 y 9 se detallan las cantidades de estieacutercol liacutequido producido seguacuten tipo de animal para cada feria
Feria Tipo de Puriacuten animal Cabezasantildeo (msup3antildeo)
Bovinos 40197 123000
Tattersall Porcinos 2686 827
Ovinos 3599 1455
Equinos 7 18
Total 46489 125308
Feria Tipo de Puriacuten animal cabezasantildeo (msup3antildeo)sup1sup3
Bovinos 34676 57909
FEGOSA Porcinos 1785 280
Ovinos 1784 670
Equinos 258 664
Total 38503 59523
sup1sup3 Diferencias en produccioacuten de puriacutencabeza entre ferias se debe a diferente tipos de ganado en remates En el caso de vacunos dado por proporciones de vacas vacunos de engorda vacas de produccioacuten lechera bueyes toro de reproduccioacuten vacunos joacutevenes (2 antildeos) y ternero de crianza (1 antildeo) Vacas vacunos de engorda
Seguacuten las tablas anteriores es posible determinar que la mayor cantidad de materia orgaacutenica es producida en Tattersall la que junto con la biomasa generada por FEGOSA suman aproximadamente 185 mil msup3 de biomasa residual liacutequida proveniente de ferias ganaderas en la Regioacuten de Los Riacuteos
3124 Industria quesera
Las materias primas animales y vegetales para la elaboracioacuten de productos alimenticios generan abundantes residuos susceptibles de ser aprovechados para la produccioacuten de biogaacutes El uso de estos residuos incrementa la productividad en las plantas productoras dando simultaacuteneamente una solucioacuten a problemas ambientales
Fuente Elaboracioacuten propia Fuente Elaboracioacuten propia
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Dentro de los residuos provenientes de la agroindustria con mayor potencial en la Regioacuten de Los Riacuteos se encuentra la industria laacutectea y caacuternica [27]
En la Regioacuten se elaboran diversos productos derivados de la leche tales como quesos queso fresco y quesillo leche fluida mantequilla crema fresca manjar yogurt y otros siendo quesos dentro de los productos con igual unidad de medida (kilogramos) el producto que presenta mayor elaboracioacuten (kg) [28] Por otro lado de la totalidad de los productos laacutecteos la produccioacuten de queso es la uacutenica que genera un residuo (o subproducto seguacuten el uso que se le deacute) de alta carga orgaacutenica llamado ldquolactosuerordquo
El lactosuero fue considerado por largo tiempo como un desecho difiacutecil de tratar y eliminar debido a las grandes cantidades producidas en la industria del queso Sin embargo actualmente es una de las materias primas maacutes usadas en el aacutembito alimentario Su principal aplicacioacuten es la alimentacioacuten animal especialmente como sustituto de la leche en la alimentacioacuten de criacuteas de rumiantes y porcinos pero tambieacuten en procesos de criacutea y engorde Sin embargo la recogida y posterior secado del lactosuero para la obtencioacuten de productos en polvo resulta uacutenicamente rentable para grandes voluacutemenes de lactosuero por lo que las pequentildeas y medianas queseriacuteas no pueden almacenar en sus instalaciones las cantidades necesarias para rentabilizar su transporte En estos casos las opciones de gestioacuten pasan por su eliminacioacuten mediante vertido la aplicacioacuten a terrenos o su uso directo en alimentacioacuten animal alternativas que sin embargo presentan riesgos tanto ambientales como sanitarios si no se realizan de manera adecuada y controlada Hoy en diacutea la posibilidad de introducir un tratamiento bioloacutegico para el lactosuero como la digestioacuten anaerobia se presenta como una opcioacuten factible que puede permitir gestionar y valorizar econoacutemicamente este sustrato gracias al aprovechamiento energeacutetico del biogaacutes [29] [25]
En la Regioacuten de Los Riacuteos la produccioacuten de queso fue de 515 millones de kilogramos durante el 2013 cifra inferior en -01 (003 millones de kilos menos) que el 2012 representando 444 del total de queso producido a nivel nacional [28] Actualmente en la Regioacuten existen 39 faacutebricas en funcionamiento autorizadas por el Servicio de Salud (anexo 732) las cuales para fines praacutecticos de este estudio seraacuten divididas en laacutectea mayor y laacutectea menor seguacuten se define a continuacioacuten
bull Laacutectea mayor corresponde a las plantas lecheras cuyos antecedentes productivos son recopilados mensualmente por la Oficina de Estudios y Poliacuteticas Agrarias ODEPA Se le denomina mayor porque entre ellas se encuentran las empresas que procesan un volumen de leche superior a la industria laacutectea menor [28]
bull Laacutectea menor corresponde a las empresas cuyos antecedentes son recopilados trimestralmente por el Instituto Nacional de Estadiacutesticas y que en general cuentan con niveles de produccioacuten menor [28]
En este estudio se asumioacute que la mayor parte de estos residuos corresponden a lactosuero sin considerar los residuos provenientes del lavado de estanques derrames u otros Ademaacutes de acuerdo a informacioacuten bibliograacutefica [27] y datos recopilados en entrevistas a productores se estimoacute que por kilogramo de queso producido se generan 9 kilogramos de suero
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Tabla 10 Generacioacuten anual de suero huacutemedo seco y materia orgaacutenica en la Regioacuten
INDUSTRIA Queso promedio Suero huacutemedo Suero seco Materia orgaacutenica anual 2013-2014 (kg) (kg) (kg) (Ton MS)Laacutectea menor 1458477 13126289 787577 689Laacutectea mayor 49843252 448589264 26915356 23551Total 51301728 461715552 27702933 24240
Seguacuten la tabla 10 la disponibilidad estimada de materia orgaacutenica proveniente de la industria quesera en la Regioacuten de Los Riacuteos es de 24 mil toneladas de las cuales el 3 corresponde a productores del segmento ldquolaacutectea menorrdquo
3125 Residuos de beneficio de ganado (mataderos)
La actividad industrial de matanza de ganado genera una gran cantidad de residuos soacutelidos de variada composicioacuten provenientes de las diferentes etapas del proceso Dentro de estos residuos soacutelidos se encuentran subproductos no utilizados (viacutesceras verdes cabezas patas) subproductos utilizados (viacutesceras rojas cuero) grasas estieacutercol contenido ruminal y decomisos de matadero Estos residuos suponen un sustrato muy adecuado para la biometanizacioacuten [30]
Aproximadamente entre un 20 y un 50 del peso del animal no es apto para el consumo [20] Por lo tanto la mayor parte de los desechos deben manejarse cuidadosamente en lo referente a su minimizacioacuten recoleccioacuten procesamiento y uso (reutilizacioacuten) lo que disminuye considerablemente los dantildeos ocasionados al medio ambiente a los recursos naturales renovables y a la salud humana [30]
Para el anaacutelisis potencial de produccioacuten de biogaacutes a partir de residuos de mataderos en la Regioacuten de Los Riacuteos en base a la metodologiacutea desarrollada por Vermehren [27] se cuantificaron los residuos de dos mataderos autorizados Frigoriacutefico Valdivia y Frigoriacutefico Balmaceda (en adelante FRIVAL y FRIGOBAL respectivamente) Para poder determinar la cantidad de residuos de beneficio de ganado soacutelo se consideraron ambas plantas de procesamiento dejando de lado otras fuentes posibles tales como mataderos clandestinos o faenamientos realizados en sectores rurales En el caso de la planta FRIGOBAL el flujo de residuos anuales se encuentra disponible en la Superintendencia de Servicios Sanitarios (SISS) y se utilizoacute como base la misma informacioacuten utilizada para la planta FRIVAL (Tabla 33 anexo 731)
De esta forma seguacuten el promedio de la produccioacuten regional de queso para laacutectea mayor y laacutectea menor entre los antildeos 2013 y 2014 con datos de ODEPA y la cantidad de suero generado por unidad de queso producido se estimoacute la generacioacuten anual de lactosuero para la regioacuten (ver tabla 10) Detalle de coeficientes de caacutelculo en tabla 32 anexo 731
La disponibilidad estimada de
materia orgaacutenica proveniente de la industria quesera
en la Regioacuten de Los Riacuteos es de
24 mil toneladas
Fuente Elaboracioacuten propia
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Para estimar los residuos de ambos mataderos se utilizoacute como base lo expuesto en la Declaracioacuten de Impacto Ambiental de la planta FRIVAL presentado en el Sistema de Evaluacioacuten Ambiental [24] en donde se caracterizan sus RILEs (tabla 34 anexo 731) El volumen del flujo diario de residuos liacutequidos generados en la planta FRIVAL es de 650 msup3 [31] asumiendo un funcionamiento de la planta durante los 365 diacuteas del antildeo De acuerdo a esto y considerando los datos presentados en las tablas 33 y 35 del anexo 731 se obtuvieron los valores de materia seca La cantidad total de materia orgaacutenica para la planta FRIVAL fue de 495 tonantildeo y FRIGOBAL 25 tonantildeo
313 Biomasa residual soacutelida
La biomasa residual soacutelida incluye a todos los productos orgaacutenicos no utilizados en las actividades agriacutecolas y ganaderas las forestales y la de los procesos de las industrias agroalimentarias y de transformacioacuten de la madera Algunos ejemplos de este tipo de biomasa son la paja el orujo desechos de poda y raleos aserriacuten residuos de matadero aceites y grasas lodos provenientes de plantas de tratamiento de aguas (industriales y domeacutesticas) residuos soacutelidos urbanos y estieacutercol aviacutecola [20]
3131 Estieacutercol aviacutecola
El estieacutercol aviacutecola se considera como biomasa residual soacutelida para las aves destinadas a la produccioacuten de carne este estieacutercol se halla mezclado con una cama de aserriacuten denominaacutendose Guano de Ave para Carne (GAC) [20]
En este estudio se clasificoacute la produccioacuten de aves para la Regioacuten de Los Riacuteos en dos estratos definidos como pequentildea y mediana explotacioacuten [32] La disponibilidad de biomasa se estimoacute asumiendo que la produccioacuten diaria de estieacutercol liacutequido por ave es de 00001 msup3 [33] [26] con una eficiencia de recoleccioacuten del 50 A continuacioacuten la tabla 11 detalla la cantidad de biomasa disponible en pequentildeas y medianas explotaciones Seguacuten eacutesta la produccioacuten anual de biomasa residual soacutelida proveniente de las pequentildeas y medianas explotaciones de la Regioacuten de Los Riacuteos es de 66 mil msup3 al antildeo
Rango Total aves Estieacutercol animal (msup3antildeo)Pequentildeas explotaciones 270000 4928Medianas explotaciones 95000 1734Total 365000 6662
Tabla 11 Estieacutercol de aves seguacuten tamantildeo de explotacioacuten
El estieacutercol aviacutecola se considera
como biomasa residual soacutelida
a diferencia del estieacutercol
bovino y que al combinarse con agua (purines)
se clasifica como biomasa liacutequida
Fuente Elaboracioacuten propia
43
3132 Industria cervecera
La elaboracioacuten de la cerveza trae consigo la generacioacuten de residuos soacutelidos tales como orujo cerveceros (o bagazo) levaduras y los lodos generados durante el tratamiento de las aguas residuales En particular el bagazo constituye un residuo con valor ganadero bovino dado su alto contenido caloacuterico y alta palatabilidad pese a sus restricciones de aprovechamiento dada su raacutepida perecibilidad En caso de no poder aprovecharse estos residuos el proceso de digestioacuten anaerobia ofrece ventajas sustanciales para el tratamiento de los residuos orgaacutenicos generados por esta industria dada la posibilidad de generar energiacutea renovable a traveacutes de la generacioacuten de biogaacutes [34] En particular el bagazo dado su contenido caloacuterico presenta una buena generacioacuten de biogaacutes
El consumo de cerveza artesanal en Chile equivale soacutelo al 2 del total del mercado de bebestibles pero ha ido creciendo con fuerza en un orden del 30 anual [35]
Debido a su popularidad la industria de la cerveza se ha ido diversificando Es por eso que hoy en diacutea se puede hablar de tres categoriacuteas los cerveceros caseros las mini cerveceriacuteas y las cerveceriacuteas industriales [36]
bull Los cerveceros caseros poseen equipos rudimentarios que permiten repetir de forma casera la misma receta en distintas producciones
bull Las mini cerveceriacuteas (cerveceros artesanales pequentildeos fabricantes) tienen un equipamiento maacutes sofisticado que el de los cerveceros caseros tanques bombas filtros entre algunos pero no llegan al nivel de industrializacioacuten que otras cerveceriacuteas
bull Las cerveceriacuteas industriales poseen mayor equipamiento y tecnologiacutea en el proceso produciendo miles de litros que son comercializados en el mercado nacional e internacional
En la Regioacuten de Los Riacuteos la produccioacuten de cerveza ha aumentado considerablemente durante los uacuteltimos antildeos existiendo actualmente un total de 23 cerveceriacuteas formalizadas y 8 en viacuteas de formalizacioacuten [37]
Del grupo de las 23 empresas formalizadas existentes en la Regioacuten de Los Riacuteos se determinoacute la produccioacuten de bagazo para 4 empresas representativas del grupo de mini cerveceriacuteas (cerveceros artesanales pequentildeos fabricantes) De acuerdo a la informacioacuten recopilada en entrevistas realizadas a los productores (anexo 77) se estimoacute una equivalencia de 3 a 4 kilos de malta por litro de cerveza y un 27 de materia seca para bagazo seguacuten lo determinado en anaacutelisis de laboratorio A continuacioacuten en la tabla 12 se detalla la produccioacuten de bagazo para cada empresa
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Tabla 12 Produccioacuten de cerveza y bagazo para 4 empresas de la Regioacuten de Los Riacuteos
Empresas Litros cerveza antildeo Kg maltaantildeo Kg bagazoantildeoA 204000 51000 86400B 16800 4800 8132C 7680 2400 4066D 14400 4800 8132Total 242880 63000 106730
En base a informacioacuten recopilada se estimoacute que la produccioacuten de cerveza de los 4 productores presentados en la tabla 12 representan el 5 de la produccioacuten de la Regioacuten Es decir la produccioacuten de cerveza de la Regioacuten de Los Riacuteos bordea los 50 mil hectolitros lo que representa una produccioacuten de 2 mil toneladas de bagazo al antildeo
32 Potencial teoacuterico de biogaacutes a partir de las biomasas disponibles
321 Aspectos metodoloacutegicos
Este capiacutetulo tiene como objetivo estimar el potencial teoacuterico de biogaacutes es decir la metanizacioacuten de toda la materia orgaacutenica disponible seguacuten se calculoacute en el capiacutetulo anterior Es importante afirmar que pese a que los recursos de biomasa pueden variar bastante a lo largo del paiacutes o incluso el mundo la produccioacuten de biogaacutes por tipo de biomasa particular deberiacutea ser relativamente constante dado que la biodigestioacuten es un proceso relativamente invariante si se cumplen condiciones miacutenimas de funcionamiento Es por ello que utilizar datos referenciales de otros paiacuteses de condiciones similares (como paiacuteses con clima templado lluvioso como en la Regioacuten de los Riacuteos) constituye una fuente de informacioacuten relativamente confiable respecto de las producciones potenciales Desgraciadamente las tecnologiacuteas para pequentildeos y grandes predios o industrias existentes difieren mucho respecto a costos y a rendimientos por lo que realizar generalizaciones es riesgoso e impreciso Por esta razoacuten se decidioacute utilizar los factores de conversioacuten estandarizados y maacutes frecuentes en la bibliografiacutea existente de manera de lograr representatividad de la informacioacuten
En la tabla 13 se muestran los factores de conversioacuten de biogaacutes seguacuten la fuente de la biomasa estimados a partir de datos bibliograacuteficos [1] En el caso de los purines de lecheriacutea el factor de conversioacuten surge ademaacutes de la experiencia de la empresa Biotecsur en lecheriacuteas de las regiones del sur de Chile En el caso del bagazo de cerveceriacutea el valor fue estimado en base a resultados experimentales de produccioacuten de biogaacutes a partir de bagazo cervecero realizados por el autor en el Instituto de Ingenieriacutea Agraria y Suelos Universidad Austral de Chile
Fuente Elaboracioacuten propia
45
Rango Total purines (msup3antildeo) Biogaacutes (msup3 antildeo) 0 a 9 3336 83408 10 a 24 8804 220095 25 a 49 10503 262572 50 a 99 26618 665441 100 a 299 60115 1502865 300 y maacutes 296208 7405211 TOTAL 405584 10139592
Tabla 13 Factores de conversioacuten de materia orgaacutenica en biogaacutes
Tabla 14 Potencial valor teoacuterico de generacioacuten de biogaacutes a partir de la digestioacuten anaeroacutebica de purines de vacunos de lecheriacutea
Biomasa Factor conversioacuten Biogaacutes (Lt) Biomasa (kg o Lt)sup1⁴ Lecheriacuteas - purines 25Queseriacutea-suero 46Ferias ganaderas-estieacutercol 40Cerdos- estieacutercol 40Aves-estieacutercol 70Bagazo de cerveceriacutea 110
De esta manera con los factores de conversioacuten y en base a las cantidades de biomasa disponibles abordadas en el capiacutetulo anterior se calcularon los potenciales regionales de biogaacutes Ademaacutes del caacutelculo de los potenciales regionales totales se calculoacute el potencial de generacioacuten de biogaacutes de la produccioacuten a pequentildea escala esto es cultivos en agricultura familiar campesina (Agricultura de Subsistencia y Pequentildeo Agricultor) produccioacuten laacutectea menor (suero) productores de cerdos de menos de 50 cabezas y pequentildeas explotaciones de aves y cerveceriacutea artesanal
322 Potencial teoacuterico de biogaacutes de biomasa residual liacutequida
3221 Puriacuten de vacuno de lecheriacutea
El caacutelculo del potencial de generacioacuten de metano a partir del puriacuten de vacuno se realizoacute para productores con menos de 50 vacas en ordentildea mediante la informacioacuten proveniente del INDAP y para productores con un plantel mayor a 50 vacas en ordentildea de acuerdo a la informacioacuten obtenida por el INE En la tabla 14 se presenta el total de purines producidos por vacunos en ordentildea en la Regioacuten de Los Riacuteos seguacuten los resultados obtenidos en el capiacutetulo 31 Sobre la base de esta informacioacuten se calculoacute un valor teoacuterico de generacioacuten de biogaacutes para cada segmento En el anaacutelisis se consideroacute que por cada msup3 de puriacuten se producen 25 msup3 de biogaacutes
sup1⁴ Kiloacutegramos en caso de residuos soacutelidos litros en caso de residuos liacutequidos
El caacutelculo del potencial de
generacioacuten de metano a partir del
puriacuten de vacuno se realizoacute para
productores con menos de 50 vacas
en ordentildea mediante la informacioacuten
proveniente de INDAP
Fuente Elaboracioacuten propia
Fuente Elaboracioacuten propia
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3222 Estieacutercol de porcino
En la tabla 15 se presenta el potencial teoacuterico de generacioacuten de biogaacutes a partir de la digestioacuten anaerobia de estieacutercol para cada tamantildeo del productor seguacuten cabezas de ganado porcino el cual fue determinado en este capiacutetulo Para los caacutelculos se consideroacute una eficiencia de recoleccioacuten de materia orgaacutenica del 40 y una produccioacuten de 40 msup3 por cada msup3 de estieacutercol
Tabla 15 Produccioacuten de biogaacutes porcino
Tabla 16 Produccioacuten estimada de biogaacutes para las industrias laacutecteas de la Regioacuten de Los Riacuteos
Rango Total estieacutercol liacutequido Biogaacutes (msup3antildeo) (msup3animalantildeo) Menos de 50 cabezas 13983 559308Maacutes de 50 y menos de 500 698 27927Maacutes de 500 307 12264Total 599499
3223 Ferias ganaderas
Para el caso de ferias ganaderas se consideroacute una produccioacuten de 40 msup3 de biogaacutes por cada msup3 de puriacuten estieacutercol Por lo tanto la produccioacuten potencial de biogaacutes al antildeo para Tatterssall y FEGOSA es de 5012331 msup3 y 2380917 msup3 respectivamente
3224 Residuos de la industria quesera
Considerando un promedio entre el valor superior e inferior del rango expuesto en el anexo 76 y un rendimiento de biogaacutes de 875 (msup3Ton MOS) se calculoacute la cantidad de biogaacutes para la industria laacutectea mayor y menor Para la industria laacutectea mayor tambieacuten se calculoacute a nivel de planta obtenieacutendose los siguientes resultados
INDUSTRIA Materia orgaacutenica (Ton MS) Biogaacutes (msup3 antildeo)Laacutectea Menor 689 602989Laacutectea Mayor 23551 20607069Total regioacuten 24240 21210058
3225 Mataderos
Para el caacutelculo de potencial de produccioacuten de biogaacutes de FRIVAL las grasas fueron separadas de los RILEs seguacuten lo sentildealado en la Declaracioacuten de Impacto Ambiental (SEIA 2005) Por lo tanto para el caacutelculo total de biogaacutes se analizoacute por una parte el potencial de las grasas y por otra el potencial del resto del RIL utilizando en ambos casos factores de conversioacuten especiacuteficos para las grasas y para el RIL
Fuente Elaboracioacuten propia
Fuente Elaboracioacuten propia
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Paraacutemetro Biogaacutes (msup3antildeo)Soacutelidos suspendidos 174331Aceites y grasas 87329TOTAL 261660
Tabla 17 Potencial de biogaacutes Planta FRIVAL
Cabe destacar que tal como se aprecia en la tabla 34 del anexo 731 los valores de soacutelidos suspendidos sumados a los de aceites y grasas son significativamente inferiores a los de la DBO5 (que es una variable indicadora de la cantidad de materia orgaacutenica disponible para los microorganismos) Sin embargo no se encontraron indicadores adecuados para transformar esta uacuteltima variable en biogaacutes por lo tanto se utilizaron los soacutelidos suspendidos y las grasas para esto de modo que es posible una subestimacioacuten del potencial para esta industria [27] Los resultados se muestran en la tabla 17
Para estimar los residuos generados en la planta FRIGOBAL se consideroacute el volumen de RILEs generados seguacuten lo sentildealado por la Superintendencia de Servicios Sanitarios informacioacuten que entregoacute a este organismo la planta de tratamiento de aguas residuales de la empresa Essal para el antildeo 2011 en la comuna de La Unioacuten [27] De acuerdo a estos datos se estimoacute el potencial de produccioacuten de biogaacutes del frigoriacutefico En la tabla 18 se sentildeala el potencial de produccioacuten de biogaacutes para ambas empresas
Tabla 18 Potencial regional de generacioacuten de biogaacutes en la industria de matadero
Planta Biogaacutes (msup3antildeo)FRIVAL 261660FRIGOBAL 13269Total 274929
323 Potencial teoacuterico de biogaacutes de biomasa residual soacutelida
3231 Estieacutercol aviacutecola
De acuerdo al total de biomasa residual determinada se calculoacute el potencial teoacuterico de biogaacutes generado a partir del estieacutercol de la crianza y engorde de aves para pequentildeas y medianas explotaciones en la Regioacuten de Los Riacuteos En la tabla 19 se presenta el potencial teoacuterico de biogaacutes generado a partir del estieacutercol de la crianza y engorde de aves para pequentildeas y medianas explotaciones de la regioacuten
Para los caacutelculos se estimoacute una eficiencia de recoleccioacuten de biomasa de un 40 y una produccioacuten de 70 msup3 de biogaacutes por cada msup3 de estieacutercol
Fuente Elaboracioacuten propia
Fuente Elaboracioacuten propia
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Rango Estieacutercol (msup3 antildeo) Biogaacutes (msup3 antildeo)Pequentildeas explotaciones 4928 344925Medianas explotaciones 1734 121363TOTAL 6662 466288
3232 Residuos de la industria cervecera
En la tabla 20 se muestra el potencial teoacuterico regional de generacioacuten de biogaacutes a partir de los desechos soacutelidos de la industria de la cerveza Para el caacutelculo se consideroacute que por cada kilo de bagazo se producen 110 lt de biogaacutes y se asume que 4 cerveceriacuteas entrevistadas constituyen el 5 del mercado cervecero regional y un 20 de la cerveza artesanalsup1⁵ En cualquier caso el caacutelculo de biogaacutes entregado corresponde al potencial total teoacuterico regional Dado que en el caso de cerveceriacuteas grandes comuacutenmente utilizan el bagazo como subproducto para la alimentacioacuten animal el potencial praacutectico estariacutea sobre estimado
Tabla 20 Potencial de generacioacuten de biogaacutes a partir de los desechos soacutelidos de la industria de la cerveza
Tabla 19 Potencial teoacuterico de biogaacutes generado a partir del estieacutercol de aves
Empresas Bagazo kgantildeo Biogaacutes (msup3antildeo) A 86400 9504B 8132 894C 4066 447D 8132 894
Para el caacutelculo del potencial total maacuteximo se consideroacute el consumo promedio nacional por persona (36ltspersonaantildeo) aplicado a la poblacioacuten de la Regioacuten de Los Riacuteos (404400 habitantes) En el caso de la produccioacuten de pequentildea escala se consideroacute una produccioacuten total de 12 millones de litros anuales de cerveza artesanal
33 Estimacioacuten de la generacioacuten de energiacutea a partir de biogaacutes obtenido desde las distintas biomasas disponibles
331 Aspectos metodoloacutegicos
El presente capiacutetulo pretende entregar cifras referenciales respecto a la cantidad de bioenergiacutea disponible a partir de la generacioacuten con biogaacutes Para ello se consideraron los usos de biogaacutes para produccioacuten de energiacutea teacutermica (calor) y eleacutectrica Al respecto se presentaron los valores de contenido caloacuterico total y su equivalente en metros cuacutebicos de lentildea y kilos de gas licuado de manera de ponderar el valor de sustitucioacuten entre esos combustibles
sup1⁵ Incluida Cerveceriacutea Kunstmann
Fuente Elaboracioacuten propia
Fuente Elaboracioacuten propia
49
Para la cuantificacioacuten del calor utilizable (energiacutea teacutermica) se entrega el contenido caloacuterico total equivalente a una eficiencia del 100 En el caso de usar calderas de alta eficiencia (sobre 90) los valores de energiacutea teacutermica real se aproximan bastante a este valor No obstante para otros sistemas teniendo la eficiencia de la tecnologiacutea a emplear se obtiene directamente el potencial teacutermico real
La generacioacuten de energiacutea eleacutectrica se calcula con el potencial maacuteximo teoacuterico para toda la regioacuten pues la cogeneracioacuten con biogaacutes soacutelo es econoacutemicamente viable a mayor escala lo que dejariacutea fuera a la pequentildea agricultura en teacuterminos individuales pero no en teacuterminos colectivos (proyectos asociativos) Para el caso de la electricidad soacutelo se evaluacutea la utilizacioacuten de sistemas de cogeneracioacuten con motores de explosioacuten a gas por ser estos sistemas de comparativo bajo costo y alta eficiencia en relacioacuten a otras alternativas tecnoloacutegicas (eficiencia energeacutetica de 85 calor + electricidad)
Se presenta ademaacutes los equivalentes en msup3 de lentildea y kg de gas licuado como referencia a las dimensiones implicadas en fuentes alternativas comunes en la regioacuten Se utiliza lentildea por que es la opcioacuten teacutermica maacutes barata en la regioacuten y gas licuado por ser el segundo sustituto maacutes accesible teacutecnica y econoacutemicamente presentando similitudes con el biogaacutes
Para el caso del potencial de pequentildea escala soacutelo se evaluacutea el potencial teacutermico dado que los costos y eficiencias de escala de los sistemas de cogeneracioacuten soacutelo pueden lograrse desde una cantidad miacutenima de biomasa disponible que habitualmente solo es gestionada por productores de tamantildeo medio o grande
Se incluye un anaacutelisis de autosuficiencia de biogaacutes para la cocina de una familia rural campesina promedio Respecto a la estimacioacuten de autoabastecimiento como supuesto se asume que eacutestas usan hoy cocina a lentildea tienen suficiente biomasa residual disponible para el funcionamiento de un biodigestor domiciliario y en caso de que faltase se calcula el requerimiento de biomasa con recursos agriacutecolas al alcance como pequentildeas superficies de forraje o cultivos
332 Potencial regional total
Como resultado de los caacutelculos de produccioacuten de biogaacutes a partir de distintas biomasas se obtiene un potencial de generacioacuten regional anual de 403 millones de msup3 En la figura 30 se observan las contribuciones de cada tipo de biomasa al total regional En la tabla 21 se entregan los detalles de energiacutea involucrada
50
Figura 30 Composicioacuten del potencial de biogaacutes regional por tipo de biomasa
Como se mencionoacute previamente para el caacutelculo del total de energiacutea generada a partir del biogaacutes potencial en la regioacuten se consideroacute un solo uso a la vez es decir 100 del biogaacutes regional utilizado para calor o para cogeneracioacuten Por ello las cifras presentadas son soacutelo referenciales al potencial teoacuterico maacuteximo En base a los potenciales regionales de produccioacuten de biogaacutes obtenidos se calcularon los valores maacuteximos posibles de producir en generacioacuten teacutermica total (combustioacuten directa) y de generacioacuten teacutermica + eleacutectrica a traveacutes de sistemas de cogeneracioacuten ambas tecnologiacuteas existentes en el mercado
En relacioacuten al potencial teacutermico se consideroacute combustioacuten directa para efectos de sustitucioacuten con lentildea utilizaacutendose una efi ciencia teacutermica de 60 equivalente a la efi ciencia que presentan las estufas de doble combustioacuten Asimismo se consideroacute un contenido caloacuterico de 5 GJmsup3 de lentildea (con 20 humedad valor promedio de distintas especies nativas maacutes usadas) [25] Con ello se utilizoacute un valor de 00072 msup3 de lentildeamsup3 de biogaacutes En el caso de gas licuado se utilizoacute un valor equivalente a 134 Kwhkg lo que da una tasa de recambio de 244 msup3 de biogaacutes kg gas licuado
POTENCIAL REGIONAL DE BIOGAacuteS
El potencial caloacuterico a partir de biogaacutes en la
Regioacuten equivaldriacutea energeacuteticamente
al 6 de la lentildea consumida
Lecheriacuteas - Purines
Queseriacutea - suero
Ferias ganaderas
Cerdos
Aves
Cerveza
Mataderos
183
1512
06
07
251
526
183 251
403 millones msup3antildeo
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Tabla 21 Potencial regional biogaacutes total y maacuteximo teoacuterico de generacioacuten de energiacutea eleacutectrica y teacutermica
Lecheriacuteas - 10139592 60837550 26282 4545204 24335020 20279183 2315purines Queseriacutea- 21210058 127260349 54976 9507684 50904140 42420116 4842suero Ferias 7393249 44359492 19163 3314120 17743797 14786497 1688ganaderasCerdos 599499 3596996 1554 268733 1438798 1198999 137Aves 466288 2797725 1209 209019 1119090 932575 106Cerveza 234805 1408828 609 105254 563531 469609 54Mataderos 274929 1649574 713 123240 659830 549858 63Total 40318419 241910515 104505 18073255 96764206 80636838 9205
sup1⁶ Corresponde al contenido caloacuterico o energiacutea total Este valor corresponde a su vez al total de energiacutea teacutermica teoacuterica Utilizando la eficiencia de combustioacuten de una tecnologiacutea a emplear determinada se obtendraacute directamente el potencial teacutermico total En el caso de calderas de alta eficiencia la eficiencia puede sobrepasar el 90
Total Biogaacutes Contenido Equivalente Equivalente gas Cogen Cogen Potenciaregional (msup3antildeo) caloacuterico total Lentildea (msup3) licuado teacutermica eleacutectrica eleacutectrica (Kwh)sup1⁶ (Kg) (Kwh) (Kwh) (Kw)
333 Potencial regional de pequentildea escala
Se presenta el potencial de produccioacuten de energiacutea teacutermica de pequentildea escala a partir de biogaacutes y su equivalencia respecto a otros combustibles alternativamente utilizados a escala equivalente a agricultura familiar campesina (AFC) Para el caacutelculo se utilizaron los valores de transformacioacuten correspondientes a los estratos de pequentildea escala de produccioacuten presentados en este capiacutetulo Especiacuteficamente para cada tipo de biomasa se incluyoacute
bull Lecheriacuteas agricultura de subsistencia y pequentildeos agricultoresbull Queseriacutea laacutectea menorbull Estieacutercol de cerdos explotaciones menores de 50 cabezasbull Estieacutercol aves pequentildeas explotacionesbull Industria cervecera cervezas artesanales
En relacioacuten a los sistemas de cogeneracioacuten estos generalmente consisten en motores de combustioacuten interna cuya potencia activa generadores eleacutectricos al tiempo que generan agua caliente a partir de su refrigeracioacuten la cual se utiliza para alimentar redes de agua caliente a edificios o grupos de viviendas conocidas como redes distritales Los valores de cogeneracioacuten asumen una eficiencia de transformacioacuten a calor y electricidad de 24 y 20 KWmsup3 de biogaacutes respectivamente En la tabla 21 se presenta la capacidad de cogeneracioacuten teacutermica y eleacutectrica para cada biomasa analizada en este estudio
En la Regioacuten de Los Riacuteos al antildeo 2010 el consumo de productos derivados de la madera para energiacutea (principalmente lentildea) fue de 1790571 msup3 esteacutereos de los cuales el 84 es residual (rural 35 y urbano 49) comercial institucional 12 e industrial 4 (INFOR 2012) De esta manera el potencial caloacuterico a partir de biogaacutes en la Regioacuten equivaldriacutea energeacuteticamente al 6 de la lentildea consumida
Fuente Elaboracioacuten propia
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Tabla 22 Potencial regional biogaacutes de pequentildea escala y valores de sustitucioacuten de otros combustibles utilizados
Lecheriacuteas - purines 566075 3396450 6987 253751 Queseriacutea - suero 602989 3617933 7443 270298Cerdos 559308 3355851 6903 250717Aves 344925 2069550 4257 154617Cerveza 58701 352207 725 26314Total 2131999 12791992 26315 955696
Sector Biogaacutes Caloacuterico total Equivalente Equivalente (msup3 antildeo) (Kwh) Lentildea (msup3) gas licuado (Kg)
334 Estimacioacuten de autoabastecimiento de biogaacutes para cocina de una familia rural promedio
El concepto de reemplazo de cocina a lentildea tradicional por cocina con quemadores a biogaacutes podriacutea ser una interesante alternativa tecnoloacutegica para familias rurales especialmente en zonas aisladas o lejanas a centros poblados Entre las ventajas que este concepto presenta pueden mencionarse
bull Aprovechamiento de fuentes de biogaacutes disponibles en los predios Como se ha explicado anteriormente en el ambiente rural existe biomasa disponible de diversa iacutendole la que puede ser aprovechada para la produccioacuten de biogaacutes
bull Permite tratamiento de residuos Los residuos orgaacutenicos soacutelidos o liacutequidos sin descomponer pueden ser fuente de vectores malos olores y patoacutegenos En cualquier caso su disposicioacuten en el suelo o cuerpos de agua debe realizarse posterior a un tratamiento De esta manera la biodigestion puede considerarse un tratamiento parcial o en algunos casos total de los residuos para su aplicacioacuten o descarte
bull Independenciaautonomiacutea energeacutetica Por lo anterior los usuarios no dependen de las condiciones externas (disponibilidad y precios en la regioacuten paiacutes o internacionalmente) brindando la posibilidad de lograr una autosuficiencia de combustible a nivel domeacutestico
bull Comodidad de operacioacuten de cocina La operacioacuten de una cocina a gas no requiere los tiempos de encendido y calentamiento que requiere una cocina a lentildea (lo maacutes usado ruralmente) y permite dosificar el uso de combustible de acuerdo a la
sup1⁷ Al respecto ver siguiente subcapiacutetulo relativo a autosuficiencia energeacutetica para cocina de familia rural promedio
sup1⁸ En el caso el periacuteodo estival en el que no se requiere calefaccioacuten y donde todo el calor residual se pierde la eficiencia de una cocina a lentildea tradicional es mucho menor llegando a valores de transformacioacuten de 003350 m3 de lentildeam3 de biogaacutes como se analiza en el siguiente subcapiacutetulo
Para la referencia a combustibles alternativos se utilizoacute el equivalente a 00123 msup3 de lentildeamsup3 de biogaacutes dada las eficiencias equivalentes al uso de cocinas a lentildea tradicionalessup1⁷ con un 35 de eficiencia de combustioacutensup1⁸ Para el caso del gas licuado se utilizoacute el mismo valor utilizado para toda la regioacuten A continuacioacuten en la tabla 22 se presentan los resultados obtenidos en este estudio referente a la capacidad de generacioacuten de energiacutea del segmento definido como pequentildea escala
El concepto de reemplazo
de cocina a lentildea tradicional por cocina con quemadores a
biogaacutes podriacutea ser una interesante
alternativa tecnoloacutegica para familias rurales
Fuente Elaboracioacuten propia
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necesidades precisas minuto a minuto Lo anterior simplifica la operacioacuten de la cocina y eleva considerablemente la eficiencia de uso
bull Mayor eficiencia energeacutetica y de recursos El sustituir una cocina a lentildea por una cocina a biogaacutes maacutes una estufa a lentildea de doble caacutemara (combustioacuten lenta) tiene importantes sinergias Dado que la eficiencia de una cocina a lentildea es de alrededor de un 35 mientras que la estufa de doble caacutemara es de aprox 60 la eficiencia para calefaccioacuten del sistema puede casi duplicarse Incluso eacutesta puede aumentarse auacuten maacutes siacute el agua caliente se obtiene a partir de un serpentiacuten instalado en la estufa de doble caacutemara en lugar de la cocina a lentildea Si a eso se le suma la mayor eficiencia para cocinar de una cocina a biogaacutes respecto a la cocina a lentildea [25] y todo el calor que no se usa antes y despueacutes de cocinar con cocina a lentildea el efecto de aumento en la eficiencia puede ser mucho mayor
bull Importante reduccioacuten de presioacuten sobre bosquesdeforestacioacuten Este punto es especialmente relevante Dado que la eficiencia caloacuterica del sistema puede duplicarse como se planteoacute en el punto anterior la demanda por lentildea puede reducirse a la mitad Ello implica una importante contribucioacuten a la disminucioacuten de la deforestacioacuten por consumo local de lentildea
Entre las desventajas de este tipo de sistemas puede mencionarse
bull Incertidumbre de aceptacioacuten de la tecnologiacutea Ante todo resulta vital conocer como eacutesta tecnologiacutea se adapta al modo de vida costumbres y conocimientos de las familias rurales de manera de saber si seraacute considerada una alternativa atractiva o no por eacutestas Al respecto el proyecto liderado por la Gobernacioacuten de Valdivia sup1⁹ seraacute clave para esclarecer esta incoacutegnita
bull Mayor complejidad de operacioacuten Naturalmente por tratarse de un sistema adicional a lo existente hoy en diacutea su operacioacuten implica nuevas actividades tales como recoleccioacuten de materia orgaacutenica y mantencioacuten baacutesica del equipo Asimismo la operacioacuten del biodigestor requiere cierto nivel de capacitacioacuten Lo anterior no debiese implicar demasiado tiempo ni alta complejidad
bull Mayor costo de inversioacuten Los biodigestores no son sistemas de bajo costo de inversioacuten por lo que en una primera etapa los costos del hogar se elevan en forma significativa lo que puede limitar a muchas familias respecto a su implementacioacuten y uso
bull Huella de carbono Paradoacutejicamente si bien un biodigestor que funciona correctamente permite reducir importantemente la huella de carbono de un hogar de no operarse correctamente o presentar fugas de gas (dado por ejemplo por malas terminaciones) puede implicar aumentar significativamente la huella de carbono de un hogar dado que el poder de efecto invernadero del metano contenido en el biogaacutes es 25 veces mayor que el del dioacutexido de carbono (CO2) que se emitiriacutea por simple combustioacuten
sup1⁹ Estudio ldquoAutoabastecimiento hiacutedrico y energeacutetico a partir de la cosecha de aguas lluvias y la produccioacuten de biogaacutes a traveacutes del tratamiento de residuos orgaacutenicos que se llevoacute a cabo en el aacuterea rural de las comunas de Mariquina (sector costero) Maacutefil y Los Lagos (sector cordillerano) de la provincia de Valdiviardquo
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Tabla 23 Ejemplo de autosuficiencia teacutermica familiar a traveacutes de la incorporacioacuten de un biodigestor domiciliario
Ndeg personas familia 4Demanda biogaacutes cocina Consumo quemador (msup3hr) 03Horas de uso quemadordiacutea sup2⁰ 22Eficiencia caloacuterica quemador biogaacutes 95Eficiencia de transmisioacuten de calor quemador biogaacutes 40Total biogaacutesfamilia (msup3antildeo) 241
Sustitucioacuten de gas licuado por biogaacutes Eficiencia caloacuterica quemador gas 95Eficiencia de transmisioacuten de calor quemador gas 40Equivalencia kg gas licuadomsup3 biogaacutes 043Equivalente gas licuado (kgantildeo) 104Equivalente $antildeo (kg gas licuado=$1100) 113946
Sustitucioacuten de lentildea para cocinar por biogaacutes Calor de lentildea (GJmsup3) sup2sup1 5Eficiencia caloacuterica estufa a lentildea 35Eficiencia de transmisioacuten de calor estufa a lentildea 20Eficiencia de uso estufa a lentildeasup2sup2 70Equivalente lentildea (msup3antildeo) 81
Oferta biogaacutes Residuos Familia Basura orgaacutenicapersonadiacutea (kg) 05Biogaacutes de basura orgaacutenicapersonadiacutea (msup3) 0075Kg de residuos humanos soacutelidospersonadiacutea 03Biogaacutes de residuos humanospersonadiacutea (msup3) 0028Total biogaacutes residuos (msup3familiaantildeo) 150 Biomasa fresca Pasto (ensilaje) Biomasa empastada promedio (ton MShaantildeo) 7Biomasa fresca (30 MS) (kgmsup2) 23Biogaacuteskg biomasa fresca (msup3) 018
sup2⁰ No incluye agua caliente bantildeosduchas (que pueden obtenerse de estufa a lentildea con serpentiacuten) sup2sup1 Lentildea con 20 humedad valor promedio de distintas especies usadas en la regioacuten (AIFBN 2008)sup2sup2 Corresponde al tiempo uacutetil cocinando Promedio invierno (90) ndash verano (50) Invierno es mayor pues el calor residual se utiliza en calefaccionar el hogar
A continuacioacuten se presenta la tabla 23 con informacioacuten referencial respecto del biogaacutes necesario para el abastecimiento de una familia promedio de 4 personas y su equivalencia de ahorro respecto de otros combustibles
Fuente Elaboracioacuten propia
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Msup2 de cultivos para autoabastecimiento Biomasa a usargas cocina Pasto Trigo (silo)Sin residuos domiciliarios 574 370Con residuos domiciliarios 216 139
De la tabla anterior puede concluirse que para autoabastecer de gas la cocina de una familia promedio se requieren soacutelo 574 msup2 de produccioacuten de pasto (en verde) en caso de no agregar los residuos orgaacutenicos de la casa En el otro extremo para lo mismo con recoleccioacuten de residuos orgaacutenicos (domeacutesticos o agriacutecolas) se requieren soacutelo 139 msup2 de trigo (en estado para ensilaje es decir en verde previo a madurez) o menos superficie si se tratase de maiacutez por ser este maacutes productivo Al contar con una cocina a biogaacutes no se requeririacutea cocinar en cocina a lentildea tradicional Con ello es posible sustituir la cocina a lentildea tradicional por una estufa de doble caacutemara (combustioacuten lenta) para la calefaccioacuten La eficiencia teacutermica de una cocina a lentildea tradicional es de aprox 35 y la estufa de doble caacutemara 60 [25] Si se considera que se ahorra la lentildea para cocinar y casi se dobla la eficiencia de combustioacuten para la calefaccioacuten con ello puede lograrse bajar a menos de la mitad la necesidad familiar de lentildea anual Para concretarse lo anterior es necesario desarrollar investigacioacuten respecto a la aplicabilidad de este concepto en el mundo rural considerando barreras teacutecnicas y culturales y evaluando los eventuales impactos que pudiesen generarse
Trigo (ensilaje)Biomasa promedio (ton MSha) (aprox 45 qqm) 104Biomasa fresca (35 MS) (kgmsup2) 30Biogaacuteskg biomasa fresca (msup3) 022
Fuente Elaboracioacuten propia
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Francisco Cerda
4 EVALUACIOacuteN ECONOacuteMICA Y SOCIAL DE SISTEMAS PREDIALES DE BIODIGESTIOacuteN
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41 Aspectos metodoloacutegicosEn este caso la evaluacioacuten econoacutemica se realiza mediante fl ujos proyectados efectuaacutendose una estimacioacuten de los ingresos y costos de produccioacuten Los ingresos de los SPB se estiman sobre la base de la generacioacuten de energiacutea proyectada en el horizonte de evaluacioacuten mientras que dentro de los costos involucrados se considera la inversioacuten inicial y los costos asociados a la mantencioacuten y produccioacuten del SPB
De los proyectos de produccioacuten de biogaacutes en base a residuos orgaacutenicos es posible que exista un amplio rango viable de costos existiendo tambieacuten la alternativa de desarrollar economiacuteas de escala en particular si la intencioacuten es la generacioacuten de electricidad a mediana y gran escala cosa que no es posible realizar en proyectos pequentildeos lo que puede presentar mayor difi cultad para rentabilizarlos
La construccioacuten de la evaluacioacuten privada de los SPB se abordaraacute en base a la formulacioacuten de un fl ujo considerando ingresos y costos calculados de acuerdo a precios de mercado La evaluacioacuten social que no se abordaraacute en eacuteste estudio considera el desarrollo de un fl ujo social que incorpora al anaacutelisis algunas externalidades benefi cios y costos de la situacioacuten sin proyecto y con proyecto en base a precios sociales (Cepal Ministerio del Desarrollo Social) En el siguiente diagrama se muestra la estructura utilizada para el anaacutelisis econoacutemico de los SPB
Por la naturaleza de un proyecto de biogaacutes es conveniente realizar un estudio de los benefi cios y costos asociados a su implementacioacuten y por tratarse de iniciativas que pueden ser fi nanciadas por empresas inversionistas o por instituciones del Estado resulta importante evaluarlas privada y socialmente
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ExternalidadesEfectos indirectos
ImpuestosSubsidios
Tipo de evaluacioacuten Valoracioacuten Componente Flujo Tipo de fl ujo
EvaluacioacutenSocial
EvaluacioacutenPrivada
(Empresa institucioacuten
persona)
Precios Sociales
Precios de
mercado(Privados)
CreacutedictosIntereses
Amortizaciones
Benefi ciosCostos
InversioacutenOperacioacuten
Flujo Social
Flujo Proyecto
Puro
Flujo Prestamista
IngresosCostos
InversioacutenOperacioacuten
Flujo Estado
Flujo Inversionista(Accionista o
duentildeo)
Figura 31 Esquema general de evaluacioacuten social y privada de un Sistema Predial de Biodigestioacuten (SPB)
Fuente Elaboracioacuten propia
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Tipos de beneficiosLos beneficios de un SPB son de diversa iacutendole existiendo tanto econoacutemicos como tambieacuten sociales La generacioacuten de biogaacutes permite usarlo de forma directa como elemento combustible utilizable en generacioacuten de calor e incluso en proyectos de mayor envergadura para generacioacuten de energiacutea eleacutectrica con el consiguiente ahorro al minimizar o dejar de utilizar la fuente energeacutetica convencional e incluso constituir una fuente de ingreso en siacute misma para proyectos de gran envergadura cuya finalidad es la produccioacuten de electricidad En teacuterminos generales los beneficios de un SPB se resumen en
bull Ingresos monetariosbull Ahorro de costos (liberacioacuten de recursos)bull Aumento de disponibilidad de energiacuteabull Otros - Revalorizacioacuten de bienes - Reduccioacuten de riesgos - Mejoramiento de la productividad - Impacto ambiental positivo - Mejoramiento de imagen - Entre otras externalidades positivas atribuibles a cada proyecto en particular
Para efectos de este estudio se ejemplificaraacute una evaluacioacuten privada para un SPB instalado en una lecheriacutea convencional que cuenta con una capacidad diaria de 70 vacas en ordentildea Se elabora ademaacutes un flujo independiente para los diferentes tipos de fuentes energeacuteticas que tenga el productor antes de la instalacioacuten del SPB es decir un flujo para lentildea gas licuado y energiacutea eleacutectrica Ademaacutes en este capitulo se abordan de manera descriptiva las externalidades positivas que pueden ser consideradas al momento de realizar la evaluacioacuten social de un proyecto de instalacioacuten de SPB
42 Valorizacioacuten de productos asociados a Sistemas Prediales de Biodigestioacuten (SPB)
El biogaacutes puede destinarse a produccioacuten de energiacutea eleacutectrica y teacutermica beneficios que son usados para la sustitucioacuten de otros combustibles En todos los casos la demanda puede estar asociada a consumos propios del productor de biogaacutes o bien de terceros 421 Ingresos en sustitucioacuten de energiacuteas (ahorro)
En un proyecto de biogaacutes es necesario valorizar la energiacutea que se produce la cual es utilizada en la sustitucioacuten de otros combustibles
Si la produccioacuten de energiacutea se destina al autoconsumo como es el caso de productores pequentildeos y medianos los ingresos corresponderaacuten a ahorros asociados a los menores retiros de energiacutea que se realicen del sistema eleacutectrico a la sustitucioacuten total o parcial del uso de lentildea o de gas licuado seguacuten sea el caso
En un proyecto de biogaacutes es
necesario valorizar la
energiacutea que se produce la cual es utilizada en la sustitucioacuten
de otros combustibles
61
En este caso se contempla que la energiacutea generada seraacute principalmente del tipo teacutermica utilizada para la sustitucioacuten del gas licuado (GLP) lentildea yo electricidad La utilizacioacuten de esta energiacutea proveniente del biogaacutes constituye un ahorro para el proceso de lavado e higiene de implementos de las lecheriacuteas entre otros usos comunes
Estudio de casoPara una lecheriacutea de 70 vacas promedio en ordentildea diaria se consideran los siguientes datos
bull Se debe calentar aproximadamente 400 litros de agua al diacutea a 80degC bull Un SPB para esta capacidad (70 vacas) genera aproximadamente 59 msup3 de biogaacutes
por diacutea o su equivalente a 3 kilos de GLP diariosbull 1 msup3 de biogaacutes equivale a 5600 kcalbull 1 kg GLP equivale a 12000 kcalbull 1 kg lentildea equivale a 3500 kcal
De lo antes mencionado se desprende que para realizar esta tarea en el caso de utilizar lentildea anualmente se requieren 28 metros cuacutebicossup2sup3 La relacioacuten entre el consumo real de lentildea y el contenido energeacutetico (kcalkg lentildea) no es directa ya que mucha energiacutea se pierde en el proceso del encendido del fuego y la eficiencia termodinaacutemica dada por las caracteriacutesticas propias de cada caldera nunca es 100 En promedio 1msup3 de lentildea pesa 600 kg aproximadamente por lo que una lecheriacutea consumiriacutea anualmente alrededor de 16800 kg de lentildea o 46 kg diarios
Ademaacutes aun cuando la gran mayoriacutea de los agricultores poseen bosques propios 1msup3 de lentildea cuesta en el mercado en promedio (puesta en predio productor) aproximadamente $15000 (Diciembre 2015 - Febrero 2016) Se toma como referencia eacuteste dato para el caso de eacuteste estudio ya que una externalidad positiva asociada a la implementacioacuten de un SPB es tambieacuten disminuir la deforestacioacuten por lo cual el valor real de un metro cuacutebico de lentildea es superior que su precio de mercado
En promedio el gasto anual en energiacutea para este tipo de productor lechero en caso de adquirir los combustibles en forma externa seriacutea de
bull $15000 (metro lentildea) x 28 mts al antildeo = $420000 anual usando lentildeabull $950 ($kg GLP) x 1041 kg de GLP al antildeo = $988950 anual usando GLPbull $100 ($Kwh) x 11035 Kwh = $ 1103488 anual usando electricidad
En la siguiente tabla se presenta el detalle de la produccioacuten de biogaacutes y sus costos alternativos para los diferentes tramos de vacas en ordentildea analizados en el estudio Para efectos de la comparacioacuten entre combustibles se asume que la proporcioacuten de uso se mantiene constante independiente del tamantildeo del plantel sup2⁴
sup2sup3 Ricardo Hagedorn Paillaco comunicacioacuten personal
sup2⁴ Es de esperar que la relacioacuten de uso de combustibles no sea proporcional al tamantildeo sino que al aumentar el tamantildeo se tienda a disminuir el consumo de lentildea y a aumentar el consumo de energiacutea eleacutectrica
62
1 a 10 402 201 186 950 $17659821 5 $15000 $75000 1971 $100 $197051 6127 14114
11 a 25 803 402 372 950 $35319643 10 $15000 $150000 3941 $100 $394103 12254 28229
26 a 50 1606 803 744 950 $70639286 20 $15000 $300000 7882 $100 $788206 24507 56457
70 2248 1124 1041 950 $98895000 28 $15000 $420000 11035 $100 $1103488 34310 79040
51 a 100 3212 1606 1487 950 $141278571 40 $15000 $600000 15764 $100 $1576412 49014 112914
100 a 300 9636 4818 4461 950 $423835714 120 $15000 $1800000 47292 $100 $4729236 147043 338743
Tramos Ndeg Vacas
Produccioacuten Biogaacutes msup3
Anual
Produccioacuten Kilos de
GLP anual con SPB
Consumo kg anual de GLP sin proyecto
Precio Kilo GLP
Costo GLP Anual Sin Proyecto
Consumo Metros de Lentildea sin proyecto
En la cuarta columna de la tabla se muestra la determinacioacuten de la cantidad de GLP que se ocupa en el proceso de ordentildea en la situacioacuten sin proyecto En la tercera columna se presenta el equivalente a kilos de GLP que genera el proyecto (1msup3 de biogaacutes equivale a 050 kg GLP) siendo la diferencia entre ambos indicadores la que constituye el excedente generado en cada tramo analizado
Estas cifras corresponden a estudios y mediciones hechas en SPB ya en funcionamiento en la Regioacuten de los Lagos y por encontrarse en condiciones similares a la Regioacuten de Los Riacuteos se acercan con un buen nivel de confi anza a paraacutemetros reales para el caso de proyectos en concreto
422 Excedentes energeacuteticos
Para una lecheriacutea de 70 vacas un SPB produce aproximadamente 2248 msup3 de biogaacutes que equivalen a 1124 kg de GLP anuales por su parte el consumo de la lecheriacutea asciende a los 1041 kg de GLP anual generaacutendose un diferencial de 83 kg de GLP excedente que puede ser valorizado en $79040 por antildeo
La posibilidad de existencia y la cantidad de excedentes que genere un SPB va a depender principalmente del tipo de puriacuten directamente relacionado con la alimentacioacuten del ganado y del desarrollo de nuevas tecnologiacuteas que mejoren la efi ciencia energeacutetica Para el caso de los productores lecheros que utilicen solo energiacutea eleacutectrica en su sistema productivo el SPB reemplazaraacute el consumo de energiacutea que se requiere para el calentamiento de agua En este caso en particular un SPB no reemplaza en su totalidad el consumo eleacutectrico esto quiere decir que un SPB rebaja el gasto y no lo elimina totalmente El biogaacutes excedente se puede asumir de igual forma como un ahorro puesto que se almacena en el gasoacutemetro y se utilizaraacute en alguacuten momento sea por contingencia (ocurra alguacuten problema que haga que el SPB deje de producir biogaacutes unos diacuteas) o por su uso directo al incorporar otro artefacto
423 Costos asociados al proyecto
Los costos asociados a un SPB son baacutesicamente de dos tipos inversioacuten inicial y mantencioacuten dependiendo del tamantildeo del SPB los requerimientos de equipos
La cantidad de excedentes que genere un SPB va a depender
principalmente del tipo de puriacuten
Tabla 24 Costo energeacutetico sin proyecto y benefi cios de produccioacuten energeacutetica
Fuente Elaboracioacuten propia
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1 a 10 402 201 186 950 $17659821 5 $15000 $75000 1971 $100 $197051 6127 14114
11 a 25 803 402 372 950 $35319643 10 $15000 $150000 3941 $100 $394103 12254 28229
26 a 50 1606 803 744 950 $70639286 20 $15000 $300000 7882 $100 $788206 24507 56457
70 2248 1124 1041 950 $98895000 28 $15000 $420000 11035 $100 $1103488 34310 79040
51 a 100 3212 1606 1487 950 $141278571 40 $15000 $600000 15764 $100 $1576412 49014 112914
100 a 300 9636 4818 4461 950 $423835714 120 $15000 $1800000 47292 $100 $4729236 147043 338743
Precio msup3 de lentildea
Costo Lentildea
Anual Sin Proyecto
Consumo Kw
anual sin proyecto
Precio Kw
Costo anual Killowatts
sin proyecto
Produccioacuten Kilowatts con SPB
Excedentes Energeacuteticos Anual (GLP)
materiales y maquinarias seraacuten proporcionales La construccioacuten puede ser realizada localmente por lo tanto la mano de obra no es en su totalidad de tipo califi cada 424 Inversioacuten
Consiste en todos los costos de diagnoacutestico disentildeo ingenieriacutea fabricacioacuten e instalacioacuten de los SPB y su puesta en marcha Los costos de inversioacuten inicial incluyen diversos iacutetems como los materiales utilizados para la fabricacioacuten completa del SPB desde el proceso de movimiento de tierra con maquinaria pesada la instalacioacuten de la membrana impermeable el disentildeo e ingenieriacutea calculista instalacioacuten de tuberiacuteas compra e instalacioacuten de equipos (motores yo generadores calderas etc) y la mano de obra necesaria para el proceso Los costos para cada tramo de nuacutemero de vacas en ordentildea en estudio seraacuten presentados en la tabla 25
Para simplifi car el anaacutelisis se utilizoacute soacutelo un biodigestor de estructura fl exible pues es la tecnologiacutea que mejor se encuadra en este rango de tamantildeos no obstante es esperable que a medida que variacutee el nuacutemero de vacas pueda aumentarse tambieacuten el grado de tecnifi cacioacuten lo que implicariacutea variaciones no proporcionales en los costos
Tramos Ndeg Vacas Inversioacuten Inicial 1 a 10 2500000
11 a 25 6500000
26 a 50 12300000
51 a 100 15000000
101 a 300 60000000
Tabla 25 Costos de inversioacuten privada
Fuente Elaboracioacuten propia
64Tramos Ndeg Vacas Costo Mantencioacuten Anual ($) 1 a 10 50000
11 a 25 80000
26 a 50 150000
51 a 100 200000
101 a 300 1000000
Tabla 26 Costos de mantencioacuten privada
Para el caso de la lecheriacutea de 70 vacas la inversioacuten inicial privada bruta (iva incluido) es de $15000000 Por su parte si se desglosa eacuteste iacutetem del total de la inversioacuten inicial del SPB el costo neto de los materiales es de aproximadamente un 80 ($10084034) y lo restante corresponde a mano de obra A modo de simplificar el anaacutelisis se usaron cifras estimadas
Visto de otro modo
$15000000 de inversioacuten inicial privada bruta iva incluido$(15000000 x 08)119=$10084034 Inversioacuten neta en materiales$(15000000 x 02)=$3000000 Costo en mano de obra$15000000-$3000000=$12000000 Costo bruto en materiales
425 Costos de operacioacuten y mantencioacuten
Se refieren a los costos de funcionamiento a lo largo de la vida uacutetil del SPB y corresponden al valor de las acciones de revisioacuten diaria por parte del personal a cargo los costos asociados a la reparacioacuten de instalaciones repintado anticorrosivos reparaciones de membranas anclajes pernos yo cualquier artefacto fiacutesico que sea parte del SPB
La mantencioacuten de este tipo de SPB requiere en promedio 15 minutos diarios de dedicacioacuten por parte del operario lo que respecta al personal que mantiene la sala de ordentildea y la limpieza de los patios no se considera pues esta labor se debe realizar con o sin SPB El operario debe realizar una inspeccioacuten visual cada diacutea de la instalacioacuten para prevenir que se atasque alguna tuberiacutea de entrada o salida que no existan fugas de biogaacutes o de biol Una labor demandante de tiempo pero que se realiza de 2 a 4 veces por antildeo es la limpieza de los decantadores que es una operacioacuten que se debe realizar con pala a mano o mecaacutenica y para efectos de caacutelculo la valorizacioacuten se realiza en horas hombre
426 Evaluacioacuten y sensibilizacioacuten privada de la inversioacuten
Para realizar la evaluacioacuten privada y sensibilizacioacuten del anaacutelisis de la lecheriacutea estudiada en el caso se consideran los siguientes supuestos
Dependiendo del combustible
utilizado actualmente se
determina el monto de inversioacuten inicial
por efecto del ahorro econoacutemico
generado por la sustitucioacuten de la
fuente de energiacuteaFuente Elaboracioacuten propia
65
bull Inversioacuten Total de construccioacuten de un SPB $15000000bull Precio de Kcal de lentildea= $0007bull Precio kg GLP $950bull Precio Kwh $100bull Precio metro lentildea $15000bull Tasa de descuento utilizada 10 12 15bull No se considera creacutedito por parte del privado (no opera la incorporacioacuten de la
cuenta intereses financieros)bull Amortizacioacuten realizada a 10 antildeosbull Horizonte de evaluacioacuten 20 antildeosbull Se evaluacutea con ahorro de alternativas de utilizacioacuten de lentildea y GLPbull El costo de materiales corresponde aproximadamente a un 80 de la inversioacuten
inicialbull El costo de mano de obra corresponde aproximadamente a un 20 de la inversioacuten
inicialbull Se asume un incremento del 3 anual para los costos de mantencioacutenbull No se aplica ahorro de impuestos por fundamentos contables que rigen en la
legislacioacuten tributaria vigente
Al efectuar la evaluacioacuten de la inversioacuten utilizando los supuestos indicados se puede sentildealar que la implementacioacuten de un SPB evaluado en un horizonte de 20 antildeos genera baja rentabilidad (del orden del 46) y una recuperacioacuten de Capital lenta (142 antildeos) lo que hace poco interesante la inversioacuten (ver Anexo 78)
Sin embargo considerando la generacioacuten de externalidades positivas las que se abordaraacuten con maacutes detalle en el capiacutetulo siguiente se ha considerado pertinente analizar escenarios que contemplen subsidio puacuteblico los que ademaacutes de rentabilizar
66
70 Vacas Antildeo 0 Antildeo 1 Antildeo 2 Antildeo 3 Antildeo 4 Antildeo 5 Antildeo 20Ingresos Ahorro lentildea $420000 $432600 $445578 $458945 $472714 $736473Excedentes $79040 $81411 $83854 $86369 $88960 $138597Beneficios Totales $499040 $514011 $529432 $545314 $561674 $875070 Costos Costo mantencioacuten -$200000 -$206000 -$212180 -$218545 -$225102 -$350701Valor residual $0 $0 $0 $0 $0 $1500000Inversioacuten inicial -$15000000 Subsdio $12692000 Aporte privado (a) -$2308000 Costos Totales -$200000 -$206000 -$212180 -$218545 -$225102 $1149299Flujo Neto -$2308000 $299040 $308011 $317252 $326769 $336572 $2024368Flujo Neto Acumulado $0 $299040 $607051 $924303 $1251072 $1587644 $9535317
Sensibilizacioacuten VANVAN 10 $1040075
VAN 12 $548052
VAN 15 $648
TIR 1500
Para el caso de la lentildea por ser un combustible de menor valor de mercado el aporte de capital maacuteximo efectuado por el inversionista para conseguir una rentabilidad del 15 es de $2308000 y el subsidio puacuteblico debe ser del orden del 85 de la Inversioacuten inicial con lo que se genera una recuperacioacuten del capital privado a los 69 antildeos
En la Tabla siguiente se realiza el ejercicio considerando la evaluacioacuten para la misma lecheriacutea del caso pero asumiendo que se utiliza como combustible a sustituir GLP
Tabla 27 Determinacioacuten del aporte privado y subsidio puacuteblico considerando sustitucioacuten de lentildea (TIR 15)
En el caso del GLP por
tratarse de un combustible
de mayor valor comercial que la
lentildea la sustitucioacuten posee un impacto
mayor en la disminucioacuten de los
costos
socialmente la inversioacuten desde el punto de vista del inversionista privado al disminuir su aporte a la inversioacuten inicial permite incrementar la rentabilidad de su capital y disminuir el periacuteodo de recuperacioacuten del mismo
En virtud de lo anterior y utilizando los mismos paraacutemetros de la evaluacioacuten realizada a continuacioacuten se presentan tres ejercicios de anaacutelisis de la rentabilidad del capital aportado por el inversionista para lo cual se incorporan diferentes niveles de subsidio puacuteblico de manera de hacer maacutes atractiva la inversioacuten privada tanto para casos de sustitucioacuten de lentildea como de GLP por ser combustibles representativos del consumo energeacutetico del segmento de productores analizados
(a) Corresponde al monto de inversioacuten al que el VAN se hace cero o se acerca a este valor
Fuente Elaboracioacuten propia(Ver anexo 78)
67
70 Vacas Antildeo 0 Antildeo 1 Antildeo 2 Antildeo 3 Antildeo 4 Antildeo 5 Antildeo 20Ingresos Ahorro GLP $98895000 $1018619 $1049177 $1080652 $1113072 $1734130Excedentes $79040 $81411 $83854 $86369 $88960 $138597Beneficios Totales $1067990 $1100030 $1133031 $1167022 $1202032 $1872727 Costos Costo mantencioacuten -$200000 -$206000 -$212180 -$218545 -$225102 -$350701Valor residual $0 $0 $0 $0 $0 $1500000Inversioacuten inicial -$15000000 Subsidio $8475000 Aporte privado (a) -$6525000 Costos Totales -$200000 -$206000 -$212180 -$218545 -$225102 $1149299Flujo Neto -$6525000 $867990 $894030 $920851 $948476 $976930 $3022026Flujo Neto Acumulado $0 $867990 $1762020 $2682870 $3631346 $4608277 $24823216
Sensibilizacioacuten VAN VAN 10 $2768871
VAN 12 $1469089
VAN 15 $1683
TIR 1500
Tabla 28 Determinacioacuten del aporte privado y subsidio puacuteblico considerando sustitucioacuten de GLP (TIR 15)
En el caso del GLP por tratarse de un combustible de mayor valor comercial que la lentildea la sustitucioacuten posee un impacto mayor en la disminucioacuten de los costos Esto permite efectuar un aporte de capital maacutes elevado y exigir al proyecto una rentabilidad al capital del 15 lo que para este caso en particular equivale a un aporte privado maacuteximo de $ 6525000 consiguiendo la recuperacioacuten del capital invertido en un periacuteodo de 69 antildeos Para tal efecto se requiere un subsidio puacuteblico miacutenimo del orden del 57 de la inversioacuten Inicial montos inferiores de subsidio generariacutean una rentabilidad del capital inferior al 15 exigido en este ejercicio
(a) Corresponde al monto de inversioacuten al que el VAN se hace cero o se acerca a este valor
Fuente Elaboracioacuten propia(Ver anexo 78)
En el siguiente ejercicio este mismo caso se sensibiliza considerando que existe un de subsidio menor al indicado previamente mostraacutendose la dependencia de este tipo de proyectos a los subsidios puacuteblicos para los SPB considerados en este estudio
68
Tabla 29 Determinacioacuten del aporte privado y subsidio puacuteblico considerando sustitucioacuten de GLP (TIR 10)
70 Vacas Antildeo 0 Antildeo 1 Antildeo 2 Antildeo 3 Antildeo 4 Antildeo 5 Antildeo 20Ingresos Ahorro GLP $98895000 $1018619 $1049177 $1080652 $1113072 $1734130Excedentes $79040 $81411 $83854 $86369 $88960 $138597Beneficios Totales $1067990 $1100030 $1133031 $1167022 $1202032 $1872727 Costos Costo mantencioacuten -$200000 -$206000 -$212180 -$218545 -$225102 -$350701Valor residual $0 $0 $0 $0 $0 $1500000Inversioacuten inicial -$15000000 Subsidio $5708000 Aporte privado (a) -$9292000 Costos Totales -$200000 -$206000 -$212180 -$218545 -$225102 $1149299Flujo Neto -$9292000 $867990 $894030 $920851 $948476 $976930 $3022026Flujo Neto Acumulado $0 $867990 $1762020 $2682870 $3631346 $4608277 $24823216
Sensibilizacioacuten VANVAN 10 $1871
VAN 12 -$1297911
VAN 15 -$2765317
TIR 1000
Al aplicar subsidios menores ademaacutes de incrementarse el aporte de capital privado la rentabilidad sobre el mismo disminuye Asiacute con niveles de subsidio a la inversioacuten inicial del orden del 38 para obtener una rentabilidad del 10 el aporte de capital debe ser de $9292000 extendieacutendose ademaacutes el periodo de recuperacioacuten hasta los 93 antildeos
Por uacuteltimo es necesario sentildealar que la sensibilizacioacuten realizada se acotoacute al tipo de caso sin embargo de acuerdo a experiencias instaladas en la zona sur de Chile este tipo de inversiones se rentabilizan mejor para los tramos de mayor cantidad de vacas donde existe una mayor generacioacuten de excedentes y se posibilita ademaacutes de la sustitucioacuten de energiacutea caloacuterica la generacioacuten de energiacutea eleacutectrica para autoabastecimiento
(a) Corresponde al monto de inversioacuten al que el VAN se hace cero o se acerca a este valor
Fuente Elaboracioacuten propia(Ver anexo 78)
Este tipo de inversiones se
rentabilizan mejor para los tramos de
mayor cantidad de vacas donde
existe una mayor generacioacuten de
excedentes y se posibilita ademaacutes
de la sustitucioacuten de energiacutea caloacuterica
la generacioacuten de energiacutea
eleacutectrica para autoabastecimiento
69
43 Externalidades y consideraciones para la evaluacioacuten social de un SPB
Para efectos de realizar el estudio de valorizacioacuten social o evaluacioacuten social de un proyecto de construccioacuten de un SPB es importante tener en cuenta que existen dos escenarios la situacioacuten sin proyecto y la situacioacuten con proyecto y la metodologiacutea seleccionada para su evaluacioacuten dependeraacute de quien efectuacutee la inversioacuten Si el financiamiento es privado se utilizaraacute la metodologiacutea de Costo-beneficio ahora si el financiamiento es de tipo puacuteblico seriacutea aconsejable realizarlo mediante la metodologiacutea de Costo-eficiencia El estudio social de eacuteste tipo de proyectos requiere de un anaacutelisis acabado distinto de la naturaleza de esta publicacioacuten razoacuten por la cual en este texto se considera de forma descriptiva una serie de externalidades positivas que la instalacioacuten de un SPB genera entre ellas
bull Disminucioacuten de oloresbull Disminucioacuten de vectores (insectos roedores etc)bull Disminucioacuten de la deforestacioacutenbull Menor emisioacuten de gas metano y disminucioacuten del efecto invernaderobull Control de malezasbull Estabilizacioacuten e higienizacioacuten de purines
Toda implementacioacuten de un SPB ademaacutes de generar ahorros energeacuteticos aporta beneficios que se desprenden de la naturaleza misma del proyecto y sus cualidades especiacuteficas bioloacutegicas
431 Disminucioacuten de olores y vectores
La disposicioacuten de los purines en los predios sin tratamiento genera olores que pueden durar varios diacuteas Esto eventualmente dependiendo de la cercaniacutea con poblados y otros predios puede generar problemas de convivencia con la comunidad los cuales podriacutean estar en desacuerdo con las emisiones de malos olores
Esto se debe principalmente a que se trata de materia orgaacutenica putrescible que genera compuestos derivados de la carga de microorganismos patoacutegenos presentes en los purines sin procesar
En base a la experiencia en los SPB que operan actualmente se ha determinado que la disposicioacuten en los campos de los purines tratados disminuyen significativamente los olores en comparacioacuten con purines frescos
432 Sustitucioacuten de lentildea menos deforestacioacuten
Debido a la generacioacuten de energiacutea de un SPB se puede sustituir diversas fuentes energeacuteticas y entre estas la lentildea constituye una fuente de energiacutea usada extensivamente por los pequentildeos agricultores quienes normalmente hacen fuego en calderas que a su vez calientan el agua con la cual realizan las labores de higiene de las herramientas y equipos de ordentildea La equivalencia energeacutetica seriacutea la siguiente
70
Un productor de 70 vacas consume unos 28 msup3 anuales La productividad sustentable de biomasa forestal (nativo) utilizada fue de 145 msup3 por hectaacuterea [28] Por lo tanto ahorrar 28 msup3 equivale a 187 ha de bosque no desforestado El ahorro de no cortar 187 ha equivale a poder vender en el mercado la lentildea ($15000 x 28=$420000) o bien no hacer uso del bosque y conservarlo
433 Menor emisioacuten de gas metano disminucioacuten del efecto invernadero
El uso de SPBs genera que el gas metano contenido en los purines sea procesado dentro de un espacio sellado para su posterior combustioacuten Se disminuyen los gases nocivos al reducir directamente la combustioacuten de lentildea y carboacuten para cocinar calentar agua calefaccionar o iluminar La combustioacuten del biogaacutes contribuye a la mitigacioacuten del calentamiento global ya que el principal constituyente del biogaacutes es el metano el cual su efecto invernadero es 21 veces maacutes contaminante que el dioacutexido de carbono CO2 Su combustioacuten es altamente recomendable pues la transformacioacuten de metano a CO2 en la combustioacuten baja en 21 veces el efecto invernadero por aacutetomo de carbono involucrado 434 Control de malezas
Los purines contienen semillas que no fueron desintegradas en el estoacutemago de los bovinos por lo cual si son dispuestos en las praderas sin procesar en un SPB estas semillas normalmente germinan y distribuyen nuevamente la maleza en el suelo haciendo maacutes difiacutecil el control por parte de los agricultores La presencia de maleza reduce la cantidad de especies nobles en las praderas destinadas a la alimentacioacuten animal disminuyendo su calidad nutritiva Con un SPB estas semillas son decantadas o descompuestas y se reduce casi totalmente su potencial de germinacioacuten final
435 Estabilizacioacuten e higienizacioacuten de purines
El principal peligro de disponer los purines frescos en un terreno agriacutecola son los agentes patoacutegenos que contiene la mezcla Sin embargo el proceso bioloacutegico de un SPB reduce significativamente la carga microbiana y de bacterias dependiendo de la temperatura y tiempo de retencioacuten Esto evita que los mismos animales se enfermen por consumir pasto o agua contaminada
436 Cumplimiento de normas medioambientales
Ante cualquier tipo de fiscalizacioacuten por parte de las autoridades sanitarias correspondientes La utilizacioacuten de un SPB fomenta indiscutiblemente el cumplimiento de las normas medioambientales
Contenido energeacutetico del biogaacutes 55Kwhmsup3 Equivalencia a GLP 1Kwh = 78gr Equivalencia en Petroacuteleo 1Kwh = 01 L Equivalencia en lentildea 1Kwh = 850 Kcal (dependiendo del tipo de bosque y humedad)
Tabla de equivalencia energeacutetica
71
En caso de estar bajo incumplimiento de la norma medioambiental de disposicioacuten de RILES y ser fiscalizado el predio por la autoridad competente las multas pueden llegar hasta los $50000000 (cincuenta millones de pesos)
437 Criterios de evaluacioacuten social
En la evaluacioacuten social de proyectos se identifican tres meacutetodos costo-beneficio costo-eficiencia y costo-efectividad La teacutecnica utilizada dependeraacute del tipo de proyecto y de queacute tan factible sea cuantificar los beneficios Para el anaacutelisis costo-beneficio el principal indicador utilizado es el valor actual neto social que no es otra cosa que el flujo de beneficios y costos sociales traiacutedos a valor presente descontados por la tasa social de descuento donde para la determinacioacuten de beneficios y costos sociales se utilizan los denominados ldquoprecios socialesrdquo La aplicacioacuten de este meacutetodo presupone que es posible identificar y cuantificar todos los beneficios relevantes asociados al proyecto lo que obviamente no es trivial
Es precisamente cuando esto no ocurre que se privilegian otras teacutecnicas aunque estas metodologiacuteas alternativas tambieacuten pueden ser aplicadas en contextos en que simplemente se opta por no medir los beneficios en el entendido que eacutestos de todos modos superaraacuten los costos Una posibilidad es el meacutetodo de costo-eficiencia donde el eacutenfasis se pone en medir adecuadamente el costo de proyectos alternativos con beneficios similares lamentablemente no es frecuente contar con otros proyectos estrictamente comparables lo que limita su aplicacioacuten adecuada y la metodologiacutea de Costo-Efectividad que actualmente no es utilizada en el Sistema Nacional de Inversiones (Agostini y Razmilic 2015)
72
73
Eliana Sotomayor
5 NORMATIVA APLICABLE A PROYECTOS DE GENERACIOacuteN DE BIOGAacuteS
74
El Sistema de Evaluacioacuten de
Impacto Ambiental (SEIA) es un
instrumento de gestioacuten ambiental
de caraacutecter preventivo
En Chile diversos oacuterganos de la Administracioacuten del Estado tienen competencias ambientales que dan lugar a permisos o pronunciamientos que deben ser obtenidos antes de emprender un proyecto de inversioacuten o modificar uno que esteacute en operacioacuten Desde marzo de 1994 existe en el paiacutes la Ley Ndeg 19300 sobre Bases Generales del Medio Ambiente que plantea entre otras cosas un Sistema de Evaluacioacuten de Impacto Ambiental (SEIA) el cual considera una serie de instrumentos de evaluacioacuten de caraacutecter preventivo respecto a las obras que se desarrollan en el territorio y el impacto que estas generan sobre el mismo De estos instrumentos posiblemente los maacutes importantes son el Estudio de Impacto Ambiental (EIA) y la Declaracioacuten de Impacto Ambiental (DIA) cuyas condiciones para el desarrollo de cada uno se sentildealan en el Articulo 10 y 11 de la ley respectivamente [38]
Sin embargo a pesar de toda la normativa vigente existe cierto desconocimiento respecto a si un proyecto o actividad debe someterse o no a dicho Sistema es por ello que se debe realizar previamente una Consulta de Pertinencia La pertinencia es la respuesta del oacutergano administrativo que aclara y determina cuaacutel es el procedimietnto legal para un proyecto Hay dos preguntas claves en materia ambiental La primera si el proyecto debe o no someterse al SEIA La segunda en caso que el proyecto deba ingresar al SEIA si debe hacerlo a traveacutes de una Declaracioacuten o de un Estudio de Impacto Ambiental [39]
Para el caso de sistemas agriacutecolas de menor tamantildeo cuya referencia se hace en este estudio la construccioacuten y funcionamiento de Sistemas Prediales de Biodigestioacuten presentan impactos menores a los que hace referencia el SEIA y generalmente se encuentran asociados a actividades ya existentes de manejo de residuos por lo cual no deben ingresar al SEIA y soacutelo requieran tramitar sus Permisos Ambientales Sectoriales (PAS) a traveacutes de los organismos vinculados a cada permiso
La magnitud de los potenciales impactos que pueda producir una planta de biogaacutes dependeraacute del tipo de sustratos utilizados (tipo de biomasa y su manejo) del tamantildeo de la planta (flujo de sustrato y digestato y cantidades almacenadas) y su cercaniacutea a centros poblados reservas de agua aacutereas protegidas o bienes ambientales en general[5] Es por ello que la normativa de caraacutecter ambiental y los PAS aplicables a un proyecto o actividad especiacutefico deben determinarse caso a caso siendo responsabilidad de cada titular evaluar su aplicacioacuten de acuerdo a las caracteriacutesticas y localizacioacuten del proyecto Para ello se hace fundamental realizar previamente la Consulta de Pertinencia
Sin perjuicio de lo anterior a continuacioacuten se sentildealan los PAS y las normativas ambientales que podriacutean aplicar para proyectos de generacioacuten produccioacuten y distribucioacuten de biogaacutes sentildealados en este estudio
De acuerdo al Nuevo Reglamento SEIA Decreto 402013 Titulo VII De los permisos y pronunciamientos ambientales sectoriales Permisos Ambientales Mixtos se deben considerar pertinentes los siguientes artiacuteculos[40]
- PAS 138 Aguas Servidas (ex PAS 91) Para la construccioacuten reparacioacuten modificacioacuten y ampliacioacuten de cualquier obra puacuteblica o particular destinada a la evacuacioacuten tratamiento o disposicioacuten final de desaguumles aguas servidas de cualquier naturaleza (artiacuteculo 138 RSEIA)
75
- PAS 139 RILEs (ex PAS 90) Para la construccioacuten reparacioacuten modificacioacuten y ampliacioacuten de cualquier obra puacuteblica o particular destinada a la evacuacioacuten tratamiento o disposicioacuten final de residuos industriales o mineros (artiacuteculo 139 RSEIA)
- PAS 140 Residuos (ex PAS 93) Para la construccioacuten reparacioacuten modificacioacuten y ampliacioacuten de cualquier planta de tratamiento de basuras y desperdicios de cualquier clase o para la instalacioacuten de todo lugar destinado a la acumulacioacuten seleccioacuten industrializacioacuten comercio o disposicioacuten final de basuras y desperdicios de cualquier clase (artiacuteculo 140 RSEIA)
En cuanto a las normativas ambientales pertinentes a proyectos de generacioacuten de biogaacutes en este estudio se consideran las siguientes
- Norma Chilena sobre Plantas de Digestioacuten Anaeroacutebica - Disentildeo y Operacioacuten (PRNCh3381) a mayo del 2016 se encuentra en proceso de estudio por parte del comiteacute teacutecnico Esta norma establece una clasificacioacuten para las plantas de digestioacuten anaeroacutebica de acuerdo a
- Tipo de materia prima [5] Materias primas de residuos de animales que requieren proceso de higienizacioacuten Materias primas provenientes de residuos vegetales que no requieren proceso de higienizacioacuten
- Tipo de fermentacioacuten empleada
Fermentacioacuten seca los procesos de fermentacioacuten seca generan biogaacutes y el digestato que puede ser aplicado como mejorador de suelos
Fermentacioacuten liacutequida Los procesos de fermentacioacuten liacutequida generan junto con el biogaacutes un efluente que se debe descargar al alcantarillado o a aguas superficiales Ademaacutes determina el tamantildeo de la planta Pequentildeas plantas de digestioacuten anaeroacutebica con una potencia instalada menor o igual a 60kw Plantas medianas de digestioacuten anaeroacutebica con una potencia instalada mayor a 60kw y menor o igual a 300kw Grandes plantas de digestioacuten anaeroacutebica con una capacidad instalada mayor a 300kw
- Norma Teacutecnica de Calidad del Digestato (NCh33752015) La norma sobre disentildeo y operacioacuten de plantas de digestioacuten anaeroacutebica establece que es indispensable para su aplicacioacuten el reconocimiento de esta norma Su vigencia se inicia el 27082015 y tiene por objetivo establecer los requisitos de calidad de los productos obtenidos a partir del proceso de digestioacuten anaeroacutebica (digestato) para su aplicacioacuten en suelos y el tipo de sustrato que puede ser sometido a eacuteste proceso
En cuanto a la seguridad de instalaciones de biogaacutes actualmente no existe una normativa oficial en Chile hasta la fecha soacutelo se ha presentado un documento a consulta puacuteblica para la aprobacioacuten del reglamento Este reglamento espera ser promulgado el 2017 y establece los requisitos miacutenimos de seguridad que deberaacuten cumplir las instalaciones de biogaacutes cuya produccioacuten es con fines energeacuteticos en las etapas de disentildeo construccioacuten operacioacuten mantenimiento reparacioacuten modificacioacuten
Norma Teacutecnica de Calidad
del Digestato (NCh33752015)
La norma sobre disentildeo y operacioacuten de plantas
de digestioacuten anaeroacutebica
establece que es indispensable
para su aplicacioacuten el
reconocimiento de eacutesta
76
inspeccioacuten y teacutermino definitivo de operaciones En este documento auacuten en traacutemite de aprobacioacuten se expresa la distancia miacutenima que debe existir entre las edificaciones y equipos Determina tambieacuten los paraacutemetros de seguridad de acuerdo al tamantildeo de las instalaciones el cual se encuentra definido en la normativa respectiva (PRNCh3381) Ademaacutes establece que en el disentildeo y construccioacuten se debe tener en cuenta el uso de materiales adecuados para el manejo del biogaacutes la proteccioacuten de tuberiacuteas la limpieza del gas y la hermeticidad del proceso entre otros [31]
Finalmente se describen los procedimientos para determinar la composicioacuten del gas donde el porcentaje miacutenimo vv de metano es de 50 Ademaacutes se indica que se debe mantener registro de las composiciones y documentacioacuten de respaldo Tambieacuten el reporte de accidentes e incidentes que se debe realizar en a lo menos 24 hr donde se solicita un informe con un plazo de 30 diacuteas para instalaciones medianas y grandes [30]
Cabe destacar que estas medidas de seguridad estaacuten en proceso de modificacioacuten por lo que es indispensable determinar la normativa actualizada por cumplir en el momento que se realice el proyecto de biogaacutes ademaacutes de tener en cuenta que en Chile se estaacute en proceso de desarrollo de la normativa En la tabla 30 a continuacioacuten se revisan algunas de las especificaciones legales que actualmente son aplicables a proyectos de biogaacutes [31]
77
Tabla 30 Especificaciones legales que actualmente son aplicables a proyectos de biogaacutes
Etapa de produccioacuten
Produccioacuten
Almacenamiento
Tratamiento depuracioacuten
Transporte-distribucioacuten
Uso en instalaciones fijas
Existente aplicableLey 18410 (Gasobtencioacuten y produccioacuten distribucioacuten de energiacutea eleacutectrica) DFL 3231931 (Ley de servicios de Gas) Art 41 Art 48 1357 y 8 Art 53 sanciones Art55 (medidas cautelares de seguridad) DSS 59499 (condiciones sanitarias y ambientales de trabajo)
Ley 18410 (Gasobtencioacuten y produccioacuten distribucioacuten de energiacutea eleacutectrica) DSE 672004 (Reglamento de servicio de gas de red) DSS-59499 (condiciones sanitarias y ambientales de trabajo)
DSS 59499 (condiciones sanitarias y ambientales de trabajo)
DSE-2802009 (Reglamento de seguridad para el transporte y distribucioacuten de gas de red) DSE 672004 (Reglamento de servicio de gas de red) DSS 59499 (Condiciones sanitarias y ambientales de trabajo)
DSE-19195 (Reglamento de instaladores de gas) DSE-29805 (reglamento para la certificacioacuten de productos eleacutectricos y combustibles) OC-643302 DSS 59499 (Condiciones sanitarias y ambientales de trabajo)
DST-21191 (Normas sobre emisiones de vehiacuteculos motorizados Livianos) DST 5494 (Normas de emisioacuten aplicables a vehiacuteculos motorizados medianos) NCh 3213 Of 2010 (biometano ndash especificaciones) DSS 59499 (condiciones sanitarias y ambientales de trabajo)
Normativa auacuten sin referenciar al biogaacutesDFL 32331 Art 10 (ubicacioacuten plantas y gasoacutemetros)
DFL 32331 Art 10 (ubicacioacuten plantas y gasoacutemetros)
NCh2264Of2009 (Gas natural - especificaciones) NCh 3213Of2010 (biometano ndash especificaciones)
DSE-662007 (Reglamento de instalaciones interiores y medidores de gas) RE 207609 (Protocolos para la certificacioacuten inspeccioacuten perioacutedica y verificacioacuten de la conversioacuten de instalaciones interiores de gas) RE-125009 (Procedimiento para la autorizacioacuten y control de entidades de certificacioacuten de instalaciones interiores de Gas)RE-36808 (Declaracioacuten de instalacioacuten de centrales teacutermicas)
DST-5588 (Normas de emisioacuten aplicables a vehiacuteculos motorizados pesados) DST-21191(Normas sobre emisiones de Vehiacuteculos motorizados livianos) RE-6500 (Certificacioacuten de vehiacuteculos a gas Subsecretariacutea de Transporte)
Uso en vehiacuteculos motorizados
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6 CONCLUSIONES GENERALES
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Del presente estudio exploratorio se desprende que el potencial para generar biogaacutes con residuos orgaacutenicos del sector agropecuario en la Regioacuten de los Riacuteos es auspicioso y representa una oportunidad para aportar y al mismo tiempo diversificar la matriz energeacutetica de la regioacuten asiacute como para contribuir en la gestioacuten de residuos del sector avanzando en las metas regionales de sustentabilidad
La produccioacuten de biogaacutes constituye para la regioacuten una alternativa teacutecnica y socialmente valiosa como solucioacuten a la dependencia en el uso de combustibles foacutesiles y del recurso bosque nativo para la obtencioacuten de lentildea Existen hoy en diacutea proyectos exitosos en desarrollo y alternativas tecnoloacutegicas que funcionan dentro de las condiciones ambientales de la Regioacuten adaptaacutendose a los requerimientos y capacidad de los distintos recursos disponibles e instalaciones agropecuarias existentes
De acuerdo a las estimaciones realizadas en el presente estudio la digestioacuten anaeroacutebica de residuos de la agroindustria de la regioacuten presenta un potencial de produccioacuten de biogaacutes cercano a los 403 millones de msup3antildeo equivalentes a 242000 GWh de energiacutea bruta
Los principales sustratos corresponden a 53 la industria del queso (suero) 23 a lecheriacuteas (purines) y 18 a ferias ganaderas (estieacutercol-puriacuten)
En teacuterminos de la sustitucioacuten de energiacutea caloacuterica en base a lentildea la generacioacuten de calor potencial equivale al calor entregado por 104500 msup3 de lentildea (usando eficiencia de estufa de doble caacutemara) o bien a 18000 toneladas de gas licuado Esto es significativo dado que equivale al 6 del consumo actual de lentildea en la Regioacuten de Los Riacuteos
Respecto a la generacioacuten de energiacutea eleacutectrica y considerando el total teoacuterico regional correspondiente al 100 del biogaacutes utilizado en sistemas de cogeneracioacuten el potencial eleacutectrico maacuteximo corresponderiacutea a 80600 MWh o el equivalente a una potencia constante de 92 MW lo que equivale al 146 del consumo regional Esta cogeneracioacuten entregariacutea 96700 GWh como calor residual aprovechable
Conclusiones
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En relacioacuten al potencial de cambios tecnoloacutegicos innovadores la adopcioacuten de biodigestores domiciliarios en el territorio rural en conjunto con el uso de cocinas a biogaacutes especialmente en el aacutembito de la agricultura familiar campesina se vislumbra como una prometedora tecnologiacutea que podriacutea disminuir de manera importante la demanda de lentildea GLP o electricidad para cocinar permitiendo mejorar ciertos estaacutendares de comodidad y al mismo tiempo optimizar la gestioacuten de residuos orgaacutenicos tanto agropecuarios como domeacutesticos ademaacutes de su contribucioacuten a la conservacioacuten del bosque nativo
Respecto a las externalidades positivas no fue posible cuantificarlas por falta de informacioacuten y estudios regionales al respecto sin embargo se mencionan y describen como parte de este estudio Aun asiacute se destaca la importancia de avanzar en la estimacioacuten del impacto social y ambiental para favorecer su aprobacioacuten por parte de la comunidad rural y los tomadores de decisiones involucrados
Bajo las condiciones y valores de inversioacuten actual (que no considera las externalidades positivas) y seguacuten el anaacutelisis econoacutemico realizado a 20 antildeos no resulta econoacutemicamente atractivo la instalacioacuten de un SPB en los distintos segmentos estudiados De acuerdo al anaacutelisis realizado y en consideracioacuten a las externalidades identificadas las alternativas analizadas sugieren escenarios donde se justificariacutea la aplicacioacuten de subsidios Sin embargo se requiere profundizar dichos anaacutelisis considerando las diversas situaciones productivas y tecnoloacutegicas existentes asiacute como diferentes opciones de financiamiento tales como postulacioacuten a proyectos programas o subsidios puacuteblicos de asociaciones gremiales incentivos asociativos entre otros
Finalmente el resultado de este estudio permitiraacute a agricultores teacutecnicos y profesionales del aacutembito puacuteblico y privado contar con un documento de consulta que contiene informacioacuten detallada del potencial de biogaacutes disponible a partir de los residuos generados por la actividad agroindustrial en la regioacuten abriendo importantes posibilidades a la generacioacuten de energiacutea limpia no contaminante y de mayor eficiencia energeacutetica con el consiguiente aporte al desarrollo sustentable de la actividad agropecuaria en la Regioacuten de Los Riacuteos
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7 ANEXOS
71 Anaacutelisis comparativo entre puriacuten crudo y digestadoComparacioacuten de contenido nutricional
A continuacioacuten se presenta un anaacutelisis comparativo del contenido nutricional de purines previo y posterior al paso por un biodigestor
Anaacutelisis del puriacuten sin biodigestioacuten
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Anaacutelisis del puriacuten con biodigestioacuten
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72 Anaacutelisis de residuos de fosas seacutepticas tratados con biodigestioacutenA continuacioacuten se presenta un anaacutelisis de un digestato cuya biomasa de entrada incluyoacute aguas servidas Puede apreciarse que los patoacutegenos se encuentran disminuidos estando por debajo del liacutemite de deteccioacuten
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Paraacutemetro Flujo residuos sup1 Total sup2 Total sup2 (msup3 diacutea sup1 ) (kg MS diacutea sup1 ) (ton MS antildeo sup1 ) DBO5 2064 75327Soacutelidos Suspendidos 650 1194 436Aceites y Grasas 407 149TOTAL 1601 585
73 Caacutelculo de potenciales de biomasa y energiacutea731 Datos referenciados
Tabla 31 Potencial de produccioacuten de biogaacutes por animal [32]
Sustrato MS ()[33] MOS()[34] Rdto biogaacutes (msup3t MOS] [34] Contenido CH4 (vol )[34]
Suero 6 80 95 800 950 60 80
Tabla 32 Materia seca materia orgaacutenica rendimiento de biogaacutes y contenido de metano para el suero de leche
Tabla 33 Generacioacuten diaria y anual de residuos en materia seca expresados en kg por diacutea y toneladas por antildeo para FRIVAL
Fuente sup1Datos presentados por la planta en el SEIA (2005) y 2Altaner (2009)
Fuente Elaboracioacuten propia
Fuente Deublein D and Steinhauser A (eds) (2008) Gas Preparation in Biogas from Waste and Renewable Resources An Introduction Wiley-VCH Verlag GmbH amp Co KGaA Weinheim Germany doi 1010029783527621705ch3f
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Tabla 34 Valores de DBO5 soacutelidos suspendidos totales y aceites y grasas presentes en los RILes generados en la planta FRIVAL
Paraacutemetro Promedio ponderado (mg L sup1 ) Promedio ponderado (kg mmacrsup3 ) Carga maacutexima diaria (kg diacutea )DBO5 3175 3175 1515Soacutelidos Suspendidos 1837 1837 876Aceites y Grasas 626 0626 299
Paraacutemetro Flujo residuos sup1 Total sup2 Total sup2 (msup3 antildeo sup1) (kg antildeo sup1) (ton antildeo sup1)Soacutelidos Suspendidos 12031 22101 221Aceites y Grasas 7531 75TOTAL 29632 296
Fuente SEIA (2005)
Tabla 35 Volumen y materia seca de residuos generados por planta FRIGOBAL al antildeo
Fuente sup1 Vermehren [19] en base a SISS (2012) y sup2 Declaracioacuten de impacto ambiental planta FRIVAL [24]
732 Encuestas y entrevistas a actores relevantes
Se realizaron encuestas y entrevistas a productores de los rubros analizados con el propoacutesito de conocer la capacidad de generacioacuten de residuos y la demanda energeacutetica de sus procesos productivos
Ademaacutes se realizaron entrevistas formales a los expertos de diferentes sectores tanto empresas consultores privados sector acadeacutemico e instituciones gubernamentales entre otras que permitieron tener una visioacuten global de los diferentes sistemas productivos analizados en este estudio
733 Encuesta productores de leche (Segmento de 0-10 vacas en ordentildea)
Predio 1
El predio se encuentra ubicado en el sector de Choroico a 14 km de la comuna de Riacuteo Bueno La superficie total es de 10 heacutectareas de las cuales 7 corresponden a la unidad de negocio lecheriacutea y 3 son destinadas a la crianza de terneros La empresa cuenta con un equipo de ordentildea de 2 unidades no posee liacutenea de leche y no posee estanque enfriador Entrega en tarro
La raza predominante es Overo Colorado posee 8 vacas masas 5 vacas en ordentildea y 3 vacas secas Realiza dos ordentildeas al diacutea Los meses de mayo a septiembre no ordentildea Durante la temporada 2014 entregoacute 7300 litros de leche Las vacas estaacuten en promedio 3 horas en el patio de espera
Predio 2
El predio se encuentra ubicado en el sector de Cayurruca a 24 km de la comuna de Riacuteo Bueno La superficie total es de 20 hectaacutereas siendo la totalidad de la superficie destinada al rubro de leche 15 hectaacutereas corresponden a la unidad de negocio lecheriacutea y 5 corresponden a la unidad de negocio crianza La empresa cuenta con un equipo de ordentildea de 2 unidades no posee liacutenea de leche y cuenta con un estanque enfriador de 650 litros Realiza dos ordentildeas al diacutea
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La raza predominante del rebantildeo es Overo Negro y Holstein fresian El total de vaca masa es de 16 y tiene en ordentildea un promedio anual de 8 Posee 4 vacas secas
Durante la temporada 2014 Bruno entregoacute 35946 litros a planta No ordentildeoacute durante los meses de julio y agosto Las vacas estaacuten en promedio 4 horas en el patio de espera No tiene pozo purinero
734 Encuesta productores de leche (Segmento de 10-25 vacas en ordentildea)
Predio 1El predio se encuentra ubicado en el sector de Choroico a 20 kiloacutemetros de la comuna de Riacuteo Bueno La superficie total del predio es de 39 hectaacutereas de las cuales 20 estaacuten destinadas al rubro de la leche De eacutestas 13 hectaacutereas corresponden a la unidad de negocio lecheriacutea y 7 a la unidad de negocio crianza La empresa cuenta con un equipo de ordentildea de 2 unidades no posee liacutenea de leche y no posee tanque enfriador La sentildeora Alicia entrega leche en tarro
La raza de su rebantildeo es Overo Negro y Overo Colorado El total de vacas masas es de 29 y tiene un promedio de 24 vacas en ordentildea En promedio al antildeo tiene 6 vacas secas y 19 terneros Realiza 2 ordentildeas Durante la temporada 2014 la sentildeora Alicia comercializoacute un total de 78720 litros de leche En promedio las vacas estaacuten 4 horas en el patio de espera
Predio 2El predio se encuentra ubicado en el sector de Futahuente a 50 kiloacutemetros de la ciudad de Riacuteo Bueno La superficie total del predio es de 21 hectaacuterea de las cuales 15 corresponden a la unidad de negocio lecheriacutea y 5 a la unidad crianza La empresa cuenta con un equipo de ordentildea de 4 unidades posee liacutenea de leche y estanque enfriador de 570 litros
La raza predominante del rebantildeo lechero es Jersey Overo Negro y Overo Colorado El total de vacas masa son 20 en ordentildea tiene 16 y 4 vacas secas en promedio al antildeo
Realiza dos ordentildeas La produccioacuten de leche durante la temporada 2014 fue de 76830 litros En promedio las vacas estaacuten 4 horas en el patio de espera
735 Encuesta productores de leche (Segmento de 50-100 vacas en ordentildea)
Predio 1El predio se encuentra ubicado en el sector de Folilco a 35 kiloacutemetros de la comuna de Riacuteo Bueno La superficie total es de 342 hectaacutereas propias y 26 arrendadas
La superficie destinada al rubro de leche es de 602 hectaacutereas de las cuales 442 corresponden a la unidad de negocio lecheriacutea y 16 a la unidad de negocio crianza La empresa cuenta con un equipo de ordentildea de 6 unidades posee liacutenea de leche y estanque enfriador de 2400 litros
La raza predominante del rebantildeo lechero es Overo Colorado El total de vacas masa es de 117 de las cuales 84 estaacuten en ordentildea El nuacutemero de vacas secas en promedio son 31 Las vacas se encuentran en el patio de espera 4 horas aproximadamente Siacute posee pozo purinero
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74 Encuesta ferias de ganado741 Encuesta Tattersall de Riacuteo Bueno
bull Capacidad maacutexima de cabezas en la feria 2500 cabezas promediobull Cantidad promedio de cabezas que existen en un determinado tiempo en el recinto Esta informacioacuten aparece en la paacutegina
web de la feria
bull Porcentaje de tipo de animales (vaquilla novillo bueyes etc) en un determinado periacuteodo de tiempo Esta informacioacuten aparece en la paacutegina web de la feria
bull Permanencia promedio de animales en el recinto Los animales pueden permanecer simplemente 2 a 3 horas como miacutenimo y como maacuteximo 48 horas Pero lo normal es que el animal se encuentre en el recinto aproximadamente 24 horas
742 Procedimiento para deshacerse de los desechos (bostas y purines)
bull Bostas Despueacutes de ponerle aserriacuten a los corrales las bostas son extraiacutedas con pala y trasladadas con carretilla a un lugar especiacutefico del recinto para que luego semanalmente sean trasladadas a Curarrehue
bull Purines (Juan Carrasco) Los purines despueacutes del manguereo y tambieacuten con ayuda de la pendiente llegan a los desaguumles los cuales estaacuten proacuteximos a los corrales para posteriormente ser conducidos a una planta procesadora que realiza un filtrado separando los soacutelidos de los liacutequidos Los soacutelidos son trasladados al recinto donde son acumuladas las bostas y los liacutequidos caen en el alcantarillado
743 Cantidad promedio de desechos (bostas y purines) en un determinado tiempo
bull Desechos soacutelidos Potencialmente 4000 Kg a 6000kg
bull Desechos liacutequidos No tienen cifras especiacuteficas ya que son desprendidos en el alcantarillado
744 Encuesta FEGOSA Paillaco (Carlos Rocha)
bull Capacidad maacutexima de cabezas en la feria 1700 cabezas promedio
bull Cantidad promedio de cabezas que existen en un determinado periodo de tiempo en el recinto Esta informacioacuten aparece en la paacutegina web de la feria
bull Porcentaje de tipo de animales (vaquilla novillo bueyes etc) en un determinado periodo de tiempo Esta informacioacuten aparece en la paacutegina web de la feria
bull Permanencia promedio de animales en el recinto Los animales pueden irse de inmediato o permanecer como maacuteximo 48 horas Pero lo normal es que el animal se encuentre en el recinto aproximadamente 24 horas
745 Procedimiento para deshacerse de los desechos (bostas y purines)
bull Bostas Despueacutes de ponerle aserriacuten a los corrales las bostas son extraiacutedas con pala y trasladadas con carretilla a un lugar especiacutefico del recinto para que luego semanalmente sean trasladadas a Curarrehue
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bull Purines Los purines despueacutes del manguereo y tambieacuten con ayuda de la pendiente llegan a los desaguumles los cuales estaacuten proacuteximos a los corrales Posteriormente son conducidos a 2 pozos purineros de capacidad de 10000 litros cada uno Una vez llenos son traslados por un camioacuten de FEROSOR a una planta procesadora en Puerto Montt
746 Cantidad promedio de desechos (bostas y purines) en un determinado tiempo
bull Desechos soacutelidos Potencialmente 3000 Kg a 4000kg bull Desechos purines Potencialmente 20000 litros entre 1 a 2 semanas tendriacutea que ser trasladado por FEROSOR
75 Entrevista criaderos de aves751 Agriacutecola y aviacutecola ciudad de Valdivia La Aviacutecola se dedica a la venta de insumos agriacutecolas y a la venta de aves de carne y ponedoras El criadero se encuentra ubicado en las dependencias comerciales de la aviacutecola La capacidad maacutexima del recinto es de aproximadamente 2000 aves El mayor porcentaje de su produccioacuten estaacute orientado a la venta de pollos Broiler los que promedian el 80 del total Ademaacutes se comercializan gallinas y patos los cuales promedian 12 y 8 respectivamente
El mayor problema que presenta la aviacutecola en el proceso productivo es la calefaccioacuten de la sala donde se mantienen las aves El duentildeo de la empresa sentildeala que cuando iniciaron el negocio se usaban laacutemparas incandescentes a petroacuteleo pero con los antildeos las nuevas tecnologiacuteas y el cambio en la valorizacioacuten de los combustibles ha favorecido el uso de la calefaccioacuten en base a energiacutea eleacutectrica Actualmente el costo promedio mensual en electricidad para calefaccionar la sala de mantenimiento de las aves fluctuacutea entre los $400000 a los $500000 pesos
La empresa proyecta establecer caacutemaras incubadoras por lo cual estima que su consumo de energiacutea eleacutectrica aumentaraacute en un 20
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76 Entrevista productores de quesoNelson Pizarro Lago Ranco sector Huaimen (Ayudante del productor Juan Pizarro)
Sectores de ventaEn ferias de Corral Valdivia y Lago Ranco
Precio de venta del queso$4400kiloiquestSe dedica soacutelo a la produccioacuten de quesoSolamente queseriacuteaiquestCompra la leche o tiene sus propias vacasCompro la leche trabajando aproximadamente 1200 litros diariosiquestCuantos kilos de queso produce en un determinado tiempo150 kg ndash 140 kg de queso diario (15 quesos)iquestCuantos litros de suero produce en un determinado tiempo8 litros por kilo de quesoiquestDiariamente se produce 800-900 litros de sueroSe desprende aproximadamente el 80 del total de la lecheiquestLa calidad de la leche afecta a la produccioacuten de sueroSiacute afecta Cuando la leche es maacutes gruesa se desprende entre un 60 a un 70 del total de la lecheNatalia Unioacuten Lago Ranco sector CayurrucaSectores de ventaEn ferias de Valdivia y Lago Ranco
Precio de venta del queso$3500kiloiquestSoacutelo se dedica a la produccioacuten de quesoSolamente queseriacuteaiquestCompra la leche o tiene sus propias vacasCompro la leche trabajando aproximadamente 800 litros diariosiquestCuaacutentos kilos de queso produce en un determinado tiempo90 kg a 100 kg de queso diario (10 quesos)iquestCuaacutentos litros de suero produce en un determinado tiempo8 a 9 litros por kilo de quesoiquestDiariamente se produce 500 a 600 litros de sueroSe desprende aproximadamente entre 80 iquestLa Calidad de la leche afecta a la produccioacuten de sueroSi afecta cuando la leche es maacutes gruesa se desprende un 70 del total de la leche
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77 Encuesta industria cervezaSe realizaron entrevistas a 4 cerveceriacuteas artesanales de la Regioacuten todas localizadas en Valdivia Las cerveceriacuteas fueron
bull Cuello Negrobull 3 Puentesbull JBellobull El Growler
En general la entrevista recopiloacute los datos teacutecnico-productivos necesarios para la estimacioacuten del potencial de produccioacuten de biogaacutes de cada cerveceriacutea Adicionalmente se consultoacute sobre los planes de expansioacuten y la visioacuten de crecimiento del sector en el corto y mediano plazo
Al respecto Cerveza Cuello Negro pretende duplicar su produccioacuten en un plazo de aproximadamente dos antildeos El resto de las cerveceriacuteas consultadas si bien expresaron intensiones y visioacuten optimista respecto de su expansioacuten no especificaron metas o cantidades
Consultadas sobre su visioacuten acerca del potencial de crecimiento del sector cervecero artesanal Cristiaacuten Olivares de Cuello Negro afirmoacute que es virtualmente indefinido ldquoLa cerveza artesanal considerando Kunstmann y Kross acapara aproximadamente un 2 del mercado Considerando que en USA es del 15 la posibilidades de crecimiento son muy grandesrdquo destacoacute Misma opinioacuten expresoacute Javier Bello de Cerveza JBello ldquoLa cerveceriacutea artesanal tiene mucho potencial le estaacute quitando volumen a la cerveceriacutea industrial que hoy tiene maacutes del 90 del mercado Asiacute que son miles y miles de litrosrdquo enfatizoacute el emprendedor Finalmente Joel Driver de Cerveceriacutea El Growler tambieacuten considera que el potencial de crecimiento es enorme ldquoEn USA hay cerveceriacuteas artesanales que producen 20 veces lo que produce Kunstmann El mercado de USA igual es gigante pero aquiacute falta mucho todaviacutea tanto en la Regioacuten como en el paiacutes En ese sentido considerando el bajo porcentaje de las artesanales en el mercado de las cervezas cuesta mucho ponerse un liacutemiterdquo explicoacute
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Tabla 36
Sensibilizacioacuten VANVAN 10 -$5706129VAN 12 -$7005911VAN 15 -$8473317TIR 460
Fuente Elaboracioacuten propia
Caso 70 Vacas Antildeo 0 Antildeo 1 Antildeo 2 Antildeo 3 Antildeo 4 Antildeo 5 Antildeo 6 Antildeo 7 Antildeo 8 Antildeo 9 Antildeo 10 Antildeo 11 Antildeo 12 Antildeo 13 Antildeo 14 Antildeo 15 Antildeo 16 Antildeo 17 Antildeo 18 Antildeo 19 Antildeo 20Ingresos Ingresos Ahorro lentildea $420000 $432600 $445578 $458945 $472714 $486895 $501502 $516547 $532043 $548005 $564445 $581378 $598820 $616784 $635288 $654346 $673977 $694196 $715022 $736473Excedentes $79040 $81411 $83854 $86369 $88960 $91629 $94378 $97209 $100126 $103129 $106223 $109410 $112692 $116073 $119555 $123142 $126836 $130641 $134560 $138597Beneficios Totales $499040 $514011 $529432 $545314 $561674 $578524 $595880 $613756 $632169 $651134 $670668 $690788 $711512 $732857 $754843 $777488 $800813 $824837 $849582 $875070 Costos Costo mantencioacuten -$200000 -$206000 -$212180 -$218545 -$225102 -$231855 -$238810 -$245975 -$253354 -$260955 -$268783 -$276847 -$285152 -$293707 -$302518 -$311593 -$320941 -$330570 -$340487 -$350701Valor residual $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $1500000Inversioacuten inicial -$15000000 Subsdio $12692000 Aporte privado -$2308000 Costos Totales -$200000 -$206000 -$212180 -$218545 -$225102 -$231855 -$238810 -$245975 -$253354 -$260955 -$268783 -$276847 -$285152 -$293707 -$302518 -$311593 -$320941 -$330570 -$340487 $1149299Flujo Neto -$2308000 $299040 $308011 $317252 $326769 $336572 $346669 $357069 $367781 $378815 $390179 $401885 $413941 $426360 $439150 $452325 $465895 $479871 $494268 $509096 $2024368Flujo Neto Acumulado $0 $299040 $607051 $924303 $1251072 $1587644 $1934313 $2291383 $2659164 $3037979 $3428158 $3830043 $4243985 $4670344 $5109494 $5561819 $6027714 $6507585 $7001853 $7510948 $9535317
Caso 70 Vacas Antildeo 0 Antildeo 1 Antildeo 2 Antildeo 3 Antildeo 4 Antildeo 5 Antildeo 6 Antildeo 7 Antildeo 8 Antildeo 9 Antildeo 10 Antildeo 11 Antildeo 12 Antildeo 13 Antildeo 14 Antildeo 15 Antildeo 16 Antildeo 17 Antildeo 18 Antildeo 19 Antildeo 20Ingresos Ahorro GLP $98895000 $1018619 $1049177 $1080652 $1113072 $1146464 $1180858 $1216284 $1252772 $1290355 $1329066 $1368938 $1410006 $1452306 $1495876 $1540752 $1586974 $1634584 $1683621 $1734130Excedentes $79040 $81411 $83854 $86369 $88960 $91629 $94378 $97209 $100126 $103129 $106223 $109410 $112692 $116073 $119555 $123142 $126836 $130641 $134560 $138597Beneficios Totales $1067990 $1100030 $1133031 $1167022 $1202032 $1238093 $1275236 $1313493 $1352898 $1393485 $1435289 $1478348 $1522698 $1568379 $1615431 $1663894 $1713810 $1765225 $1818181 $1872727 Costos Costo mantencioacuten -$200000 -$206000 -$212180 -$218545 -$225102 -$231855 -$238810 -$245975 -$253354 -$260955 -$268783 -$276847 -$285152 -$293707 -$302518 -$311593 -$320941 -$330570 -$340487 -$350701Valor residual $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $1500000Inversioacuten inicial -$15000000 Subsidio $5708000 Aporte privado -$9292000 Costos Totales -$200000 -$206000 -$212180 -$218545 -$225102 -$231855 -$238810 -$245975 -$253354 -$260955 -$268783 -$276847 -$285152 -$293707 -$302518 -$311593 -$320941 -$330570 -$340487 $1149299Flujo Neto -$9292000 $867990 $894030 $920851 $948476 $976930 $1006238 $1036425 $1067518 $1099544 $1132530 $1166506 $1201501 $1237546 $1274673 $1312913 $1352300 $1392869 $1434655 $1477695 $3022026Flujo Neto Acumulado $0 $867990 $1762020 $2682870 $3631346 $4608277 $5614515 $6650941 $7718459 $8818003 $9950533 $11117039 $12318540 $13556086 $14830759 $16143671 $17495971 $18888841 $20323496 $21801191 $24823216
Sensibilizacioacuten VANVAN 10 $1040075VAN 12 $548052VAN 15 $648TIR 1500
Sensibilizacioacuten VANVAN 10 $1871VAN 12 -$1297911VAN 15 -$2765317TIR 1000
FLUJO FINANCIERO SIN SUBSIDIO EN BASE A GLP
FLUJO FINANCIERO CON SUBSIDIO (85) EN BASA A LENtildeA
Caso 70 Vacas Antildeo 0 Antildeo 1 Antildeo 2 Antildeo 3 Antildeo 4 Antildeo 5 Antildeo 6 Antildeo 7 Antildeo 8 Antildeo 9 Antildeo 10 Antildeo 11 Antildeo 12 Antildeo 13 Antildeo 14 Antildeo 15 Antildeo 16 Antildeo 17 Antildeo 18 Antildeo 19 Antildeo 20Ingresos Ahorro GLP $98895000 $1018619 $1049177 $1080652 $1113072 $1146464 $1180858 $1216284 $1252772 $1290355 $1329066 $1368938 $1410006 $1452306 $1495876 $1540752 $1586974 $1634584 $1683621 $1734130Excedentes $79040 $81411 $83854 $86369 $88960 $91629 $94378 $97209 $100126 $103129 $106223 $109410 $112692 $116073 $119555 $123142 $126836 $130641 $134560 $138597Beneficios Totales $1067990 $1100030 $1133031 $1167022 $1202032 $1238093 $1275236 $1313493 $1352898 $1393485 $1435289 $1478348 $1522698 $1568379 $1615431 $1663894 $1713810 $1765225 $1818181 $1872727 Costos Costo mantencioacuten -$200000 -$206000 -$212180 -$218545 -$225102 -$231855 -$238810 -$245975 -$253354 -$260955 -$268783 -$276847 -$285152 -$293707 -$302518 -$311593 -$320941 -$330570 -$340487 -$350701Valor residual $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $1500000Inversioacuten inicial -$15000000 Subsidio $0 Aporte privado -$15000000 Costos Totales -$200000 -$206000 -$212180 -$218545 -$225102 -$231855 -$238810 -$245975 -$253354 -$260955 -$268783 -$276847 -$285152 -$293707 -$302518 -$311593 -$320941 -$330570 -$340487 $1149299Flujo Neto -$15000000 $867990 $894030 $920851 $948476 $976930 $1006238 $1036425 $1067518 $1099544 $1132530 $1166506 $1201501 $1237546 $1274673 $1312913 $1352300 $1392869 $1434655 $1477695 $3022026Flujo Neto Acumulado $0 $867990 $1762020 $2682870 $3631346 $4608277 $5614515 $6650941 $7718459 $8818003 $9950533 $11117039 $12318540 $13556086 $14830759 $16143671 $17495971 $18888841 $20323496 $21801191 $24823216
FLUJO FINANCIERO PRIVADO CON SUBSIDIO (38) EN BASE A GLP
78 Anaacutelisis Econoacutemico
93
Caso 70 Vacas Antildeo 0 Antildeo 1 Antildeo 2 Antildeo 3 Antildeo 4 Antildeo 5 Antildeo 6 Antildeo 7 Antildeo 8 Antildeo 9 Antildeo 10 Antildeo 11 Antildeo 12 Antildeo 13 Antildeo 14 Antildeo 15 Antildeo 16 Antildeo 17 Antildeo 18 Antildeo 19 Antildeo 20Ingresos Ingresos Ahorro lentildea $420000 $432600 $445578 $458945 $472714 $486895 $501502 $516547 $532043 $548005 $564445 $581378 $598820 $616784 $635288 $654346 $673977 $694196 $715022 $736473Excedentes $79040 $81411 $83854 $86369 $88960 $91629 $94378 $97209 $100126 $103129 $106223 $109410 $112692 $116073 $119555 $123142 $126836 $130641 $134560 $138597Beneficios Totales $499040 $514011 $529432 $545314 $561674 $578524 $595880 $613756 $632169 $651134 $670668 $690788 $711512 $732857 $754843 $777488 $800813 $824837 $849582 $875070 Costos Costo mantencioacuten -$200000 -$206000 -$212180 -$218545 -$225102 -$231855 -$238810 -$245975 -$253354 -$260955 -$268783 -$276847 -$285152 -$293707 -$302518 -$311593 -$320941 -$330570 -$340487 -$350701Valor residual $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $1500000Inversioacuten inicial -$15000000 Subsdio $12692000 Aporte privado -$2308000 Costos Totales -$200000 -$206000 -$212180 -$218545 -$225102 -$231855 -$238810 -$245975 -$253354 -$260955 -$268783 -$276847 -$285152 -$293707 -$302518 -$311593 -$320941 -$330570 -$340487 $1149299Flujo Neto -$2308000 $299040 $308011 $317252 $326769 $336572 $346669 $357069 $367781 $378815 $390179 $401885 $413941 $426360 $439150 $452325 $465895 $479871 $494268 $509096 $2024368Flujo Neto Acumulado $0 $299040 $607051 $924303 $1251072 $1587644 $1934313 $2291383 $2659164 $3037979 $3428158 $3830043 $4243985 $4670344 $5109494 $5561819 $6027714 $6507585 $7001853 $7510948 $9535317
Caso 70 Vacas Antildeo 0 Antildeo 1 Antildeo 2 Antildeo 3 Antildeo 4 Antildeo 5 Antildeo 6 Antildeo 7 Antildeo 8 Antildeo 9 Antildeo 10 Antildeo 11 Antildeo 12 Antildeo 13 Antildeo 14 Antildeo 15 Antildeo 16 Antildeo 17 Antildeo 18 Antildeo 19 Antildeo 20Ingresos Ahorro GLP $98895000 $1018619 $1049177 $1080652 $1113072 $1146464 $1180858 $1216284 $1252772 $1290355 $1329066 $1368938 $1410006 $1452306 $1495876 $1540752 $1586974 $1634584 $1683621 $1734130Excedentes $79040 $81411 $83854 $86369 $88960 $91629 $94378 $97209 $100126 $103129 $106223 $109410 $112692 $116073 $119555 $123142 $126836 $130641 $134560 $138597Beneficios Totales $1067990 $1100030 $1133031 $1167022 $1202032 $1238093 $1275236 $1313493 $1352898 $1393485 $1435289 $1478348 $1522698 $1568379 $1615431 $1663894 $1713810 $1765225 $1818181 $1872727 Costos Costo mantencioacuten -$200000 -$206000 -$212180 -$218545 -$225102 -$231855 -$238810 -$245975 -$253354 -$260955 -$268783 -$276847 -$285152 -$293707 -$302518 -$311593 -$320941 -$330570 -$340487 -$350701Valor residual $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $1500000Inversioacuten inicial -$15000000 Subsidio $5708000 Aporte privado -$9292000 Costos Totales -$200000 -$206000 -$212180 -$218545 -$225102 -$231855 -$238810 -$245975 -$253354 -$260955 -$268783 -$276847 -$285152 -$293707 -$302518 -$311593 -$320941 -$330570 -$340487 $1149299Flujo Neto -$9292000 $867990 $894030 $920851 $948476 $976930 $1006238 $1036425 $1067518 $1099544 $1132530 $1166506 $1201501 $1237546 $1274673 $1312913 $1352300 $1392869 $1434655 $1477695 $3022026Flujo Neto Acumulado $0 $867990 $1762020 $2682870 $3631346 $4608277 $5614515 $6650941 $7718459 $8818003 $9950533 $11117039 $12318540 $13556086 $14830759 $16143671 $17495971 $18888841 $20323496 $21801191 $24823216
Caso 70 Vacas Antildeo 0 Antildeo 1 Antildeo 2 Antildeo 3 Antildeo 4 Antildeo 5 Antildeo 6 Antildeo 7 Antildeo 8 Antildeo 9 Antildeo 10 Antildeo 11 Antildeo 12 Antildeo 13 Antildeo 14 Antildeo 15 Antildeo 16 Antildeo 17 Antildeo 18 Antildeo 19 Antildeo 20Ingresos Ahorro GLP $98895000 $1018619 $1049177 $1080652 $1113072 $1146464 $1180858 $1216284 $1252772 $1290355 $1329066 $1368938 $1410006 $1452306 $1495876 $1540752 $1586974 $1634584 $1683621 $1734130Excedentes $79040 $81411 $83854 $86369 $88960 $91629 $94378 $97209 $100126 $103129 $106223 $109410 $112692 $116073 $119555 $123142 $126836 $130641 $134560 $138597Beneficios Totales $1067990 $1100030 $1133031 $1167022 $1202032 $1238093 $1275236 $1313493 $1352898 $1393485 $1435289 $1478348 $1522698 $1568379 $1615431 $1663894 $1713810 $1765225 $1818181 $1872727 Costos Costo mantencioacuten -$200000 -$206000 -$212180 -$218545 -$225102 -$231855 -$238810 -$245975 -$253354 -$260955 -$268783 -$276847 -$285152 -$293707 -$302518 -$311593 -$320941 -$330570 -$340487 -$350701Valor residual $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $1500000Inversioacuten inicial -$15000000 Subsidio $0 Aporte privado -$15000000 Costos Totales -$200000 -$206000 -$212180 -$218545 -$225102 -$231855 -$238810 -$245975 -$253354 -$260955 -$268783 -$276847 -$285152 -$293707 -$302518 -$311593 -$320941 -$330570 -$340487 $1149299Flujo Neto -$15000000 $867990 $894030 $920851 $948476 $976930 $1006238 $1036425 $1067518 $1099544 $1132530 $1166506 $1201501 $1237546 $1274673 $1312913 $1352300 $1392869 $1434655 $1477695 $3022026Flujo Neto Acumulado $0 $867990 $1762020 $2682870 $3631346 $4608277 $5614515 $6650941 $7718459 $8818003 $9950533 $11117039 $12318540 $13556086 $14830759 $16143671 $17495971 $18888841 $20323496 $21801191 $24823216
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Bibliografiacutea complementaria como elementos de referencia de la metodologiacutea empleada en el anaacutelisis econoacutemico
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bull Eduardo Aldunate 2009 Planificacioacuten estrateacutegica preparacioacuten y evaluacioacuten de proyectos CEPAL Santiago Chilebull Nassir Sapag Chain Reinaldo Sapag 2012 Preparacioacuten y evaluacioacuten de proyectos McGrawhill Santiago Chilebull Ernesto Fontaine 1990 Evaluacioacuten social de proyectos tercera edicioacuten Ediciones Universidad Catoacutelica Santiago Chilebull Enfoques complementarios para la evaluacioacuten social de proyectos Claudio Agostini y Slaven Razmilic CEP 2015 Propuesta
de Poliacutetica Publica Ndeg 12 de 2015
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97
AGRADECIMIENTOSInstituto de Ingenieriacutea Agraria y Suelos IIAS Facultad de Ciencias Agrarias de
la Universidad Austral de Chile y al profesor Dante Pinochet
Gobernacioacuten Provincial de ValdiviaPatricio Candiacutea y Fabiaacuten Silva INDAP Regioacuten de Los Riacuteos
Claudio Aguirre Ramiacuterez Servicio de Evaluacioacuten Ambiental (SEA) Regioacuten de Los Riacuteos
Karla Mass Centro Transdisciplinario de Estudios Ambientales y Desarrollo Humano Sostenible (CEAM-UACH)
Matiacuteas Erraacutezuriz Genera Austral
Agricultores Regioacuten de Los Lagos y de Los RiacuteosResi Reinecke Purranque
Ricardo Bornscheuer Entre LagosAlejandro Astete Osorno
Elfrida Grothusen PurranqueRicardo Hagedorn PaillacoEdgar Endress Riacuteo BuenoAviacutecola Camilo Henriacutequez
A todos los profesionales teacutecnicos productores y empresarios que colaboraron con informacioacuten para realizar este estudio
Poliacutetica Regional de Desarrollo Silvoagropecuario 2014 - 2018
El presente documento es producto
de un trabajo de investigacioacuten de
caraacutecter exploratorio sobre el potencial
de produccioacuten y utilizacioacuten de biogaacutes
en explotaciones silvoagropecuarias
de la Regioacuten de Los Riacuteos con eacutenfasis en
la pequentildea y mediana agricultura Su
fi nalidad fue reunir antecedentes que
orienten la toma de decisiones puacuteblicas
y privadas incluyendo informacioacuten
teacutecnica y econoacutemica que deacute cuenta
del potencial de implementacioacuten
de proyectos de biogaacutes de origen
agropecuario en la Regioacuten de los Riacuteos
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Publicado por
Instituto de Desarrollo Agropecuario (INDAP) y Gobierno Regional de Los Riacuteos (GORE Los Riacuteos)en el marco de la ldquoPoliacutetica Regional de Desarrollo Silvoagropecuario 2014-2018rdquo a traveacutes delldquoPrograma de Valorizacioacuten de Residuos de la Actividad Silvoagropecuariardquo
Gobierno Regional de Los RiacuteosBernardo OrsquoHiggins Nordm 543 Valdiviahttpwwwgoredelosrioscl
Instituto de Desarrollo Agropecuario (INDAP)Comercio 423Riacuteo BuenohttpwwwindapgobclDerechos Reservados Gobierno Regional de Los Riacuteos Registro de Propiedad Intelectual ISBN A-272244 Valdivia Noviembre de 2016
Coordinacioacuten y revisioacutenMariela Leiva Brintrup profesional de INDAPCarlos Martiacutenez Caacuterdenas profesional de INDAPJorge Balboa Toro profesional Gobierno Regional de Los RiacuteosDaniela Geacutenova Espinoza profesional Secretariacutea Regional Ministerial (SEREMI) de Agricultura
Colaboracioacuten especial de Marianela Rosas Uribe Coordinadora Regional Programa GEF Biogaacutes
Coordinacioacuten generalMario Mendoza Cabrera
FotografiacuteasMario Mendoza Cabrera Biotecsur
EditorAlfredo Erlwein Vicuntildea
AutoresMario Avila GrothusenEliana Sotomayor BohleAlfredo Erlwein VicuntildeaFrancisco Cerda Rosenberg
Disentildeo y diagramacioacutenJavier Tuteleers de Teraacuten
Impresioacuten y encuadernacioacutenImprenta Ameacuterica de Osorno Noviembre de 2016
BIOGAacuteS DE RECURSOS AGROPECUARIOS EN LA REGIOacuteN DE LOS RIacuteOS
Aspectos Generales Experiencias y Potencial de Produccioacuten
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La Misioacuten del Instituto de Desarrollo Agropecuario (INDAP) es contribuir al desarrollo econoacutemico sostenible y a la valorizacioacuten de la Agricultura Familiar Campesina y sus organizaciones mediante una accioacuten de fomento tendiente a fortalecer el capital humano social productivo natural y cultural de hombres mujeres joacutevenes y pueblos originarios en los territorios
Por ello nuestra institucioacuten se encuentra continuamente en la buacutesqueda de nuevas herramientas e investigando distintos procesos productivos que permitan que nuestros agricultores tengan acceso a informacioacuten relevante que facilite la adopcioacuten y aplicacioacuten de tecnologiacuteas acordes con el medio ambiente y sostenibles en el tiempo
La visioacuten de nuestra institucioacuten de fomento productivo nos mueve a actuar en red con otros actores puacuteblicos y privados en beneficio de la Agricultura Familiar Campesina con quienes estamos ligados iacutentimamente Son estas redes que se formalizan a traveacutes de convenios con otras instituciones las que nos permiten trabajar en conjunto y lograr los objetivos planteados
El presente documento detalla el trabajo coordinado entre profesonales de INDAP del Gobierno Regional de Los Riacuteos y la Secretariacutea Regional Ministerial (SEREMI) de Agricultura en el marco de la Poliacutetica Regional de Desarrollo Silvoagropecuario 2014-2018 quienes se dan cita para primero conversar luego discutir y finalmente explorar una de las alternativas energeacuteticas renovables como es la utilizacioacuten del biogaacutes el cual resulta factible de producir en los mismos predios de nuestros agricultores estableciendo una alternativa de
PRESENTACIOacuteN
JORGE SANCHEZ SLATERDirector Regional INDAP Regioacuten de Los Riacuteos
generacioacuten energeacutetica que revaloriza los residuos prediales haciendo eco a la creciente demanda que existe por parte de la Agricultura Familiar Campesina Regional por incorporar Energiacuteas Limpias que permitan desarrollar un manejo cada vez maacutes sustentable de sus unidades productivas
Cabe destacar que la investigacioacuten presentada a continuacioacuten estaacute enmarcada en los pequentildeos y medianos productores pretendiendo ser una herramienta uacutetil que constituya uno de los primeros pasos para evaluar la utilizacioacuten de este tipo de tecnologiacuteas en predios manejados por productores agropecuarios de la Regioacuten de Los Riacuteos
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11
INTRODUCCIOacuteN1
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En la Regioacuten de Los Riacuteos el sector silvoagropecuario representa el 13 del Producto Interno Bruto y genera el 25 del empleo siendo parte importante del motor econoacutemico regional Es por esta razoacuten que la Estrategia Regional de Desarrollo 2009-2019 establecioacute como imperativo disentildear y ejecutar una poliacutetica orientada a su fortalecimiento La implementacioacuten de esta poliacutetica se desarrolla con eacutenfasis en la investigacioacuten e innovacioacuten para hacer del sector silvoagropecuario y alimentario un sector maacutes competitivo y sustentable que potencie su rol de motor econoacutemico de la regioacuten con especial relevancia en los pequentildeos y medianos productores quienes seraacuten los principales beneficiarios de este instrumento
El presente documento es producto de un trabajo de investigacioacuten de caraacutecter exploratorio sobre el potencial de produccioacuten y utilizacioacuten de biogaacutes en explotaciones silvoagropecuarias de la Regioacuten de Los Riacuteos con eacutenfasis en la pequentildea y mediana agricultura Su finalidad fue reunir antecedentes que orienten la toma de decisiones puacuteblicas y privadas incluyendo informacioacuten teacutecnica y econoacutemica que deacute cuenta del potencial de implementacioacuten de proyectos de biogaacutes de origen agropecuario en la Regioacuten de los Riacuteos Para ello se trabajoacute tanto con informacioacuten secundaria (estudios manuales reportes tesis libros publicaciones cientiacuteficas etc) como con informacioacuten primaria proveniente de las experiencias de miembros del equipo de trabajo del estudio asiacute como de entrevistas a actores relevantes de los diversos rubros con potencial de produccioacuten de biogaacutes
El capiacutetulo dos de esta investigacioacuten hace referencia a los principios y conceptos baacutesicos de la produccioacuten de biogaacutes al anaacutelisis de las alternativas tecnoloacutegicas existentes para su produccioacuten asiacute como del estado actual del arte en la produccioacuten y el uso del biogaacutes tanto en el mundo como en el paiacutes y la regioacuten en particular
El capiacutetulo tres presenta una estimacioacuten de las distintas biomasas agropecuarias residuales disponibles en la regioacuten para la generacioacuten de biogaacutes incluyendo biomasas soacutelidas o liacutequidas provenientes de la produccioacuten pecuaria (lecheriacutea porcinos aves ferias ganaderas) asiacute como de la agroindustria (queso cerveza mataderos) Asimismo se calculan los potenciales teoacutericos de biogaacutes y su energiacutea caloacuterica a partir de las distintas biomasas disponibles Para ello se utilizan factores de conversioacuten especiacuteficos para cada biomasa y atendiendo a las caracteriacutesticas de las explotaciones locales
Finalmente se estima la generacioacuten de energiacutea teacutermica y eleacutectrica seguacuten corresponda a partir del biogaacutes potencial de las distintas biomasas disponibles Tambieacuten se incluye un anaacutelisis de autosuficiencia de biogaacutes para la cocina de una familia rural campesina promedio con algunos caacutelculos respecto a las implicancias en eficiencia energeacutetica y economiacutea
La presente publicacioacuten se realiza por encargo del Instituto de Desarrollo Agropecuario (INDAP) en el marco de la Poliacutetica Regional de Desarrollo Silvoagropecuario a traveacutes del Programa de Valorizacioacuten de Residuos de la Actividad Silvoagropecuaria con financiamiento del Gobierno Regional
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Se analiza en forma exploratoria
el potencial de produccioacuten y
utilizacioacuten de biogaacutes en explotaciones
silvoagropecuarias de la Regioacuten de Los
Riacuteos con eacutenfasis en la pequentildea y
mediana agricultura
El cuarto capiacutetulo aborda una evaluacioacuten econoacutemica de la implementacioacuten de Sistemas Prediales de Biodigestioacuten (SPB) lo que implica produccioacuten y uso de biogaacutes para pequentildeos y medianos productores agroalimentarios Se calculan beneficios costos econoacutemicos y sociales relativos a la implementacioacuten de un SPB mediante un estudio de flujos proyectados ingresos y costos de produccioacuten mantencioacuten y operacioacuten En el aacutembito de la evaluacioacuten mantencioacuten y operacioacuten ademaacutes de un anaacutelisis baacutesico del impacto y de las externalidades positivas que un proyecto de esta naturaleza conlleva
En el capiacutetulo final se analizan las normativas vigentes que regulan tanto los distintos proyectos de generacioacuten de biogaacutes como los procesos productivos asociados y sus eventuales impactos en el medioambiente
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Mario Aacutevila Grothusen
2 DESCRIPCIOacuteN Y ANAacuteLISIS DE ALTERNATIVAS TECNOLOacuteGICAS PARA LA PRODUCCIOacuteN DE BIOGAacuteS
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21 Aspectos metodoloacutegicos
En el presente capiacutetulo se revisoacute bibliografiacutea se incorporaron experiencias visitadas consultas a encargados de biodigestores y la experiencia del autor que cuenta con una decena de proyectos de Biogaacutes ejecutados y en funcionamiento De esta manera se procedioacute a realizar una siacutentesis del estado del arte del biogaacutes desde lo maacutes general hasta llegar a los casos particulares en la Regioacuten de Los Riacuteos haciendo hincapieacute en detalles teacutecnicos especiacuteficos de diferentes modelos de biodigestores y los diversos materiales que se usan en su construccioacuten
22 Digestioacuten anaeroacutebica historia y actualidadLas primeras menciones sobre biogaacutes se remontan al antildeo 1600 En el siglo XVI el cientiacutefico y naturalista Alessandro Volta realizo los primeros experimentos de combustioacuten de biogaacutes producido en pantanos En el antildeo 1890 se construye el primer biodigestor a escala aplicada en la India y en 1896 en Exeter Inglaterra las laacutemparas de alumbrado puacuteblico eran alimentadas por el gas recolectado de los digestores que fermentaban los lodos cloacales de la ciudad
Tras la primera guerra mundial comienzan a difundirse en Europa las llamadas faacutebricas productoras de biogaacutes cuyo producto se empleaba en tractores y automoacuteviles de la eacutepoca (figura 1) En todo el mundo se difunden los denominados tanques Imhoff para el tratamiento de aguas cloacales colectivas y el biogaacutes producido se utilizoacute para el funcionamiento de las propias plantas en vehiacuteculos municipales y en algunas ciudades se lo llegoacute a inyectar en la red de gas comunal
Durante los antildeos de la Segunda Guerra Mundial comienza la difusioacuten de los biodigestores a nivel rural tanto en Europa como en China e India que se transforman en liacutederes en la materia Esta difusioacuten se ve interrumpida por el faacutecil acceso a los combustibles foacutesiles de las deacutecadas posteriores Recieacuten en 1970 producto de una crisis energeacutetica se reinicia con gran iacutempetu la investigacioacuten y difusioacuten del biogaacutes en todo el mundo incluyendo la gran mayoriacutea de los paiacuteses latinoamericanos [1] [2] [3]
Figura 1 (A - B) Buses funcionando con biogaacutes durante la segunda guerra mundial y posterior a ellasup1
sup1 Fuente httpcommunitybysesigncouk
En 1896 en Exeter Inglaterra
las laacutemparas de alumbrado puacuteblico eran
alimentadas por el gas recolectado de los digestores que fermentaban los
lodos cloacales de la ciudad
A B
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Figura 2 Esquema de un biodigestor en base a purinesFuente Biotecsur
Las uacuteltimas dos deacutecadas han sido especialmente fructiacuteferas en cuanto a descubrimientos sobre el funcionamiento microbioloacutegico y bioquiacutemico del proceso de produccioacuten de biogaacutes gracias al nuevo material de laboratorio que permitioacute el estudio de los microorganismos que intervienen en eacuteste y que operan en condiciones anaeroacutebicas Estos progresos en la comprensioacuten del proceso han estado acompantildeados por importantes logros tecnoloacutegicos como la incorporacioacuten de sistemas de agitacioacuten control de temperatura y sistemas de premezcla entre otros
Seguacuten Preston [4] los paiacuteses generadores de tecnologiacutea maacutes importantes en la actualidad son China (maacutes de 5 millones de biodigestores) India Alemania (maacutes de 25000 biodigestores) Holanda Francia Gran Bretantildea Suiza Italia EEUU y Filipinas A lo largo de los antildeos la tecnologiacutea de la digestioacuten anaeroacutebica se ha ido especializando abarcando actualmente diferentes campos de aplicacioacuten con objetivos muy diversos Hoy en Chile existen plantas industriales de biodigestioacuten para tratar los desechos de la industria porcina lechera bovina tratamiento de aguas servidas y RILES de la industria laacutectea como se veraacute en el capiacutetulo 28
23 Descripcioacuten de un biodigestor Un biodigestor es un estanque o contenedor cerrado hermeacutetico e impermeable (tambieacuten llamado Reactor) dentro del cual se deposita el sustrato (material orgaacutenico a fermentar como excrementos de humanos y animales purines hojas pasto frutas y desechos vegetales) agregando agua a la mezcla Dentro del biodigestor se produce la descomposicioacuten anaeroacutebica de la cual se obtiene Biogaacutes y Biofertilizante Este sistema tambieacuten puede incluir una caacutemara o estanque de carga una caacutemara o sistema de decantacioacuten antes del reactor un dispositivo para captar y almacenar el biogaacutes sistemas de agitacioacuten y calefaccioacuten dentro del biodigestor y caacutemaras o estanques de acumulacioacuten post tratamiento a la salida del biodigestor En la fi gura 2 se muestra esquemaacuteticamente el ingreso de sustrato al biodigestor la salida de digestato y la salida de biogaacutes desde la parte superior del biodigestor (Gasoacutemetro) hacia un Grupo Electroacutegeno
Esquema funcional de un biodigestor
Purines Biodigestor Biofertilizante Generador de electricidad y calor
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Figura 4 (A - B) Caldera a biogaacutes y grupo electroacutegeno a biogaacutes
Fuente Biotecsur
24 Biogaacutes El biogaacutes es una mezcla de gases producto de la descomposicioacuten microbioloacutegica que se puede encontrar habitualmente en la superfi cie de pozos o lagunas con deposicioacuten de desechos orgaacutenicos (por ejemplo hojas de aacuterboles plantas o restos de origen animal) durante meses o antildeos Es por esto que se le conoce tambieacuten como el ldquogas de los pantanosrdquo El biogaacutes contiene mayormente metano lo que lo hace interesante como combustible (fi gura 3) la otra gran parte es dioacutexido de carbono que corresponde a un gas incoloro inodoro y no combustible
241 Composicioacuten del biogaacutes
La composicioacuten de biogaacutes depende del tipo de desecho utilizado y las condiciones en que se procesa Generalmente contiene metano CH4 en un rango de 50 a 70 y dioacutexido de carbono CO2 en un rango de 50 a 30 dependiendo especiacutefi camente de los contenidos de carbohidratos proteiacutenas y grasas que contenga el sustrato Ademaacutes el biogaacutes tambieacuten contiene algunas impurezas como aacutecido sulfhiacutedrico H2S agua y algunos compuestos volaacutetiles como hidrocarburos halogenados y siloxanos entre otros [5]
En cuanto a los gases considerados impuros es importante sentildealar al aacutecido sulfhiacutedrico H2S ya que es un compuesto corrosivo y se debe fi ltrar para evitar el deterioro de las caacutemaras de combustioacuten en los motores que se alimentan con biogaacutessup2 En cocinas o calderas se debe considerar salida de gases de combustioacuten a la atmosfera asegurando que no existan escapes que pudieran ser inhalados
242 Caracteriacutesticas y usos del biogaacutes
El biogaacutes por naturaleza es un combustible que en contacto con oxiacutegeno y con una fuente de calor genera fuego Contiene 5600 Kcalmsup3 a presioacuten atmosfeacuterica [6] De forma natural tiene similar olor al gas licuado lo que permite detectarlo al olfato Al ser quemado en una cocina no presenta mal olor Al tener maacutes del 50 de metano es posible utilizarlo de forma similar al gas natural para generar calor en cocinas y calderas o generar energiacutea eleacutectrica con grupos electroacutegenos adaptados para funcionar con biogaacutes (Figura 4)
Figura 3 Caldera a biogaacutesFuente Biotecsur
sup2 Ver NCh 382 antildeo 2004 H2S clasifi ca como Clase 8
A B
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Figura 5 Calefactor porcino a biogaacutes CET (Centro de Educacioacuten y Trabajo) TalcaFuente Biotecsur
25 Fases de la digestioacuten anaeroacutebica y produccioacuten de biogaacutes
En el proceso de biodigestioacuten anaeroacutebica se distinguen cuatro etapas oacute fases
Hidroacutelisis Acidogeacutenesis Acetogeacutenesis Metanogeacutenesis
En la primera fase llamada hidroacutelisis se descomponen las moleacuteculas maacutes complejas como proteiacutenas hidratos de carbono y liacutepidos que son hidrolizados por enzimas producidas por los microorganismos fermentadores De esta descomposicioacuten se producen compuestos solubles como aminoaacutecidos azuacutecares y aacutecidos grasos de cadena larga que pueden ser descompuestos por bacterias acidogeacutenicas Producto de la accioacuten de las bacterias acidogeacutenicas se generan aacutecidos grasos de cadena corta alcoholes hidroacutegeno y dioacutexido de carbono siendo los aacutecidos grasos de cadena corta transformados por los microorganismos acetogeacutenicos en aacutecido aceacutetico hidroacutegeno y dioacutexido de carbono En la uacuteltima etapa las bacterias metanogeacutenicas producen metano a partir del hidroacutegeno dioacutexido de carbono y aacutecido aceacutetico [5]
Es importante destacar que este proceso solo puede realizarse dentro de un rango de temperatura que va desde 1degC hasta los 60degC como maacuteximo y dentro de este rango de temperaturas existen tres rangos donde intervienen diferentes tipos de bacterias metanogeacutenicas con diferentes velocidades de produccioacuten de biogaacutes Estos rangos podemos clasifi carlos en [7]
1 Rango Psicrofiacutelico (desde 1degC hasta 25degC) con producciones lentas de biogaacutes2 Rango Mesofiacutelico (desde 32degC hasta 42degC) con producciones medias de biogaacutes3 Rango Termofiacutelico (desde 50degC hasta los 60degC) con producciones altas de biogaacutes
En la fi gura 6 se observa que a altas temperaturas hay mayor produccioacuten de biogaacutes y en menor tiempo que a bajas temperaturas Por otro lado a menores temperaturas se pueden lograr producciones similares de biogaacutes aumentando el tiempo de residencia o Tiempo de Retencioacuten Hidraacuteulica (TRH) el cual se defi ne como el valor en diacuteas del cuociente entre el volumen del digestor y el volumen de carga diaria
En teacuterminos generales la produccioacuten de biogaacutes a partir de una biomasa particular es proporcional a paraacutemetros tales como el contenido de materia orgaacutenica (medido como DBO5) soacutelidos volaacutetiles (materia combustible) y contenido energeacutetico Ello puesto que la produccioacuten de biogaacutes seraacute proporcional al contenido de carbono disponible
Figura 6 Graacutefi co temperatura versus produccioacuten de biogaacutes [5]
15000
10000
5000
0
Prod
ucci
oacuten d
e bi
ogaacutes
30ordmC
20ordmC
50ordmC
0 50 100 150
Tiempo de residencia
mll
Diacuteas
Cantidad de gasMetano
Existen ejemplos en Chile de diversas aplicaciones para el biogaacutes como refrigeradores y cocinas domiciliarias calderas industriales laacutemparas para calefaccioacuten en planteles porcinos (Figura 5) motores para generar movimiento mecaacutenico y bombas o alternadores para generar electricidad
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Figura 7 (A - B) Aplicacioacuten de biofertilizante Fuente Biotecsur
261 Ventajas del uso de biol (fase liacutequida)
Dentro de las ventajas del uso del biol podemos mencionar las siguientes
1 Al igual que otros fertilizantes orgaacutenicos permite un mejor intercambio catioacutenico (capacidad que tiene un suelo para retener y liberar iones positivos) en el suelo ampliando la disponibilidad de nutrientes Igualmente ayuda a mantener la humedad y mantiene un microclima adecuado para los organismos vegetales En el caso de purines la biodigestioacuten de estos aumentariacutea la disponibilidad de nitroacutegeno de la biomasa residual Al respecto en el anexo 71 se adjunta una tabla con los resultados de anaacutelisis comparativo entre purines y biol de la zona de Purranque ademaacutes de resultados de otro ensayo
sup3 Sistema de biodigestioacuten a base de tres o maacutes estanques preparados para digerir desechos orgaacutenicos secos o de fase soacutelida
Al respecto los compuestos ricos en lignina tales como madera (y sus derivados) o paja presentan una baja digestibilidad y por ende menor produccioacuten de biogaacutes asiacute como sustratos con sustancias inhibidoras Por otra parte una relacioacuten equilibrada de nutrientes en el sustrato evita una utilizacioacuten incompleta de sustratos Una relacioacuten oacuteptima carbononitroacutegenofoacutesforo (CNP) es alrededor de 12551
26 Biofertilizante
Se le llama Biofertilizante a la materia orgaacutenica (digestato) proveniente del proceso de biodigestioacuten el cual debe pasar dentro del biodigestor entre 30 y 100 diacuteas de TRH dependiendo del tipo de biodigestor y temperatura de trabajo En este proceso parte de la materia orgaacutenica se mineraliza quedando los nutrientes disponibles para las plantas por lo que es un fertilizante natural de buena calidad que se aplica a praderas y cultivos Este producto se compone de una fase soacutelida llamada ldquobiosolrdquo y una fase liacutequida llamada ldquobiolrdquo aunque comuacutenmente se le llama Biofertilizante a ambas fases
Existen biodigestores que utilizan solo la fase liacutequida (con separacioacuten de soacutelidos antes del biodigestor) por tanto el digestato seraacute liacutequido y es aplicable directamente con sistemas de riego por aspersioacuten o carro purinero Otros biodigestores disentildeados para alimentarse con ambas fases (mezcla de soacutelidos y liacutequidos) producen digestato con una mezcla de biol y biosol Para regar esta mezcla se debe utilizar un carro purinero o separar las fases para poder usar el biol en un sistema de riego por aspersioacuten (para evitar que se tapen las boquillas de los equipos de riego) En los biodigestores analizados en este estudio denominados Sistemas Prediales de Biodigestioacuten (SPB) no se contempla el uso exclusivo de residuos soacutelidos sin dilucioacuten como sustrato ya que esto requiere un sistema de biodigestioacuten tipo Batchsup3
En la figura 7 se aprecian aplicaciones de digestato de purines de vacunos tratados en un biodigestor domiciliario y tambieacuten se aprecia un sistema de riego con un carro adaptado para aplicar biol en praderas
A
B
21
2 Se puede aplicar junto con agua en sistemas de irrigacioacuten
3 En pequentildeas cantidades cuando presenta compuestos orgaacutenicos bioestimuladores del crecimiento es capaz de promover actividades fisioloacutegicas y estimular el desarrollo de las plantas sirviendo para el enraizamiento (aumenta y fortalece la base radicular o las raiacuteces de la planta) mejora el follaje mejora la floracioacuten y activa el vigor y poder germinativo de las semillas traducieacutendose todo esto en un potencial aumento significativo de las cosechas
4 Ensayos realizados con diferentes cultivos en diversas partes del mundo muestran que utilizar solo biol seriacutea suficiente para lograr la misma o mayor productividad que usando fertilizantes quiacutemicos [8] [9] [10] [11] [12]
5 Cabe destacar que los desechos orgaacutenicos sometidos al proceso de biodigestioacuten
eliminan la mayoriacutea de patoacutegenos reduciendo draacutesticamente el riesgo de transmitir enfermedades y dispersar semillas de malezas En un anaacutelisis solicitado por la empresa Biotecsur el antildeo 2012 se sometioacute una muestra de RILES de fosas seacutepticas a biodigestioacuten durante 50 diacuteas y se analizaron las muestras digeridas El resultado demostroacute que se elimina la presencia de coliformes y Salmonella principalmente Detalles del anaacutelisis en el anexo 72
262 Ventajas del uso de biosol (fase soacutelida)
A diferencia del biol el biosol contiene la fraccioacuten soacutelida en donde se encuentra la mayor parte del carbono Dentro de las ventajas del uso del biosol al igual que otros fertilizantes orgaacutenicos que contienen carbono podemos mencionar las siguientes
1 Regula la nutricioacuten de las plantas Los cultivos pueden ser fortalecidos y ocurrir una mejora del rendimiento o en la calidad del suelo
2 Confiere a los suelos arenosos una mayor cohesioacuten mejorando con ello la retencioacuten de los nutrientes en el suelo
3 Mejora la estructura y la capacidad de retencioacuten de la humedad favoreciendo la actividad bioloacutegica del suelo y la porosidad del mismo
4 Al combinarlo con materia orgaacutenica acelera el proceso de compostaje
5 Reduce la aplicacioacuten de abono al haberse digerido buena parte de la materia orgaacutenica durante el proceso de biodigestioacuten Esto es e specialmente relevante en relacioacuten al puriacuten fresco
6 Inhibe el crecimiento de hongos y bacterias que afectan a los organismos vegetales
7 Al fortalecer la biologiacutea y fertilidad del suelo reduce los factores de erosioacuten
8 Mejora la disponibilidad de algunos nutrientes en comparacioacuten con el puriacuten tal como se mencionoacute para el biol
22
Material Aplicacioacuten Ventaja DesventajaDomo de Acero Para desechos Presioacuten constante de Mayor difi cultado Fibra de vidrio animales salida del biogaacutes y costos de instalacioacutenestructura de ladrillo aguas negras acepta alimentacioacuten y mano de obra engreda semiconstante relacioacuten a un sistema de estructura fl exible
Figura 8 Biodigestor de domo fl otante tipo Hinduacute [13]
Tabla 1 Biodigestor de Domo Flotante tipo Hinduacute
1 Caacutemara de llenado2 Tubo de entrada sustrato3 Caacutemara de biodigestioacuten4 Domo o cupula gasoacutemetro5 Salida de biogaacutes6 Tuberiacutea de salida digestado
27 Materiales tipos y aplicaciones de biodigestoresEn Latinoameacuterica se han desarrollado biodigestores del tipo estructura fl exible buscando bajar los costos mantener la efi ciencia y aumentar la rapidez en su instalacioacuten con la construccioacuten de biodigestores enterrados (tipo laguna) usando la tierra como estructura soportante Esta alternativa combinada con materiales de alta resistencia como geomembranas elaacutesticas y materiales resistentes al biogaacutes permiten una larga vida uacutetil incluso con exposicioacuten solar En las siguientes tablas y fi guras se describen las distintas tecnologiacuteas y materiales para biodigestores maacutes conocidos
Figura 9 Biodigestor de domo fi jo (tipo chino) Sector ColtaucoFuente Biotecsur
Figura 10 Biodigestor de domo fl otante tipo HinduacuteFuente Biotecsur
Figura 11 Biodigestor de estructura fl exible Fuente Biotecsur
23
Tabla 2 Biodigestor de Domo Fijo tipo Chino
Material Aplicacioacuten Ventaja DesventajaLadrillo mortero Desechos de animales Larga vida uacutetil (20 antildeos Altos costos de instalacioacutencemento greda aguas negras aproximadamente) alta en relacioacuten a sistema deFibra de Vidrio Metal desechos vegetales presioacuten del biogaacutes 1 a 15m estructura flexible columna de agua se requiere estructura Acepta alimentacioacuten resistente para altas semiconstante presiones del biogaacutes
Figura 12 Biodigestor de domo fijo tipo Chino [13]
1 Caacutemara de llenado2 Tubo de entrada sustrato3 Caacutemara de biodigestioacuten4 Domo fijo gasoacutemetro5 Salida de biogaacutes6 Tuberiacutea de salida digestado7 Caacutemara de acopio digestado
Tabla 3 Biodigestor de Estructura Flexible
Material Aplicacioacuten Ventaja DesventajaPVC Polietileno Todo tipo de desechos Seguacuten material mediana y Requiere mayor proteccioacuten (mangas de 01mm) orgaacutenicos larga vida uacutetil Bajos costos para evitar roturasHDPE EPDM de instalacioacuten en relacioacuten a(geomembranas) sistemas de estructura riacutegida 100 hermeacutetico Acepta alimentacioacuten semiconstante
Figura 13 Biodigestor de Estructura Flexible
1 Caacutemara de llenado2 Tubo de entrada sustrato3 Caacutemara de biodigestioacuten4 Domo o gasoacutemetro flexible5 Salida de biogaacutes6 Tuberiacutea de salida digestado7 Caacutemara de acopio digestado
24
Tabla 4 Biodigestor de Estructura Riacutegida y Gasoacutemetro Externo
Material Aplicacioacuten Ventaja DesventajaEstructura de Fibra de Desechos orgaacutenicos Rapidez en la instalacioacuten cuando Difi cultad para realizarvidrio Metal Hormigoacuten liacutequidos y soacutelidos aguas son estanques prefabricados limpieza por las puertas negras (WC) bajos costos de instalacioacuten o tapas de entrada con materiales plaacutesticos Tamantildeos limitados Acepta alimentacioacuten semiconstante
Figura 14 Biodigestor de estructura riacutegida y gasoacutemetro externo
Figura 15 (A-B) Biodigestor de estructura riacutegida y gasoacutemetro externo Fuente Valentina Torres
1 Caacutemara de llenado2 Tubo de entrada sustrato3 Estanque de biodigestioacuten4 Gasoacutemetro externo5 Salida de biogaacutes6 Tuberiacutea de salida digestado7 Caacutemara de acopio digestado8 Estanque con agua
A B
25
Material Aplicacioacuten Ventaja Desventaja
Tabla 5 Biodigestor de Flujo Inducido Estructura Riacutegida y Gasoacutemetro Flexible
Figura 16 Biodigestor de Flujo Inducido Estructura Riacutegida y Gasoacutemetro Flexible
Figura 16 (A - B) Biodigestor sistema estructura hormigoacuten domo fl exible agitacioacuten constante y calefaccioacuten Fuente Biotecsur
1 Estanque de recepcioacuten2 Tubo de entrada sustrato3 Estanque de biodigestioacuten4 Gasoacutemetro fl exible5 Salida de biogaacutes6 Tuberiacutea de salida de digestado7 Estanque de acopio digestado8 Agitador9 Calefaccioacuten
Estructura de Hormigoacuten o Acero impermeabilizado Cubierta fl exible de Geomembranas EPDM PVC HDPE
Alta efi ciencia en relacioacuten a sistemas sin calefaccioacuten y sin agitacioacuten como los anteriores citados Vida uacutetil 20 antildeos (aproximadamente) Recomendado para procesos industriales
Altos costos de inversioacuten en relacioacuten a los sistemas anteriormente citados alta tecnologiacutea instalada (agitacioacuten calefaccioacuten)
Todo tipo de desechos orgaacutenicos
A B
26
28 Experiencias de biodigestioacuten en el paiacutesEn Chile existen actualmente 74 biodigestores instalados de los cuales 18 unidades han sido instaladas para el sector lechero el resto para el tratamiento de aguas servidas y RILES industriales⁴ Ademaacutes en distintas partes del paiacutes se encuentran experiencias de biodigestores aplicados al sector domiciliario para tratar los desechos orgaacutenicos de animales domeacutesticos (cerdos perros aves de corral y ganado)
El tratamiento con biodigestores es una alternativa efi ciente para bajar la Demanda Bioloacutegica de Oxigeno (DBO5) de los residuos orgaacutenicos en otras palabras para reducir su contenido de materia orgaacutenica Es por esta razoacuten que se han instalado biodigestores en grandes plantas de tratamiento como La Farfana en Santiago y Essal Osorno En la planta depuradora La Farfana las empresas Metrogas y Aguas Andina en Santiago producen biogaacutes gracias al proceso de tratamiento de las aguas En esta planta se producen cerca de 24 millones de msup3 anuales de biogaacutes que permite sustituir al gas natural como materia prima en la produccioacuten de gas de ciudad benefi ciando a 100000 usuarios este combustible en la Regioacuten Metropolitana [14] Otras plantas importantes han sido instaladas en planteles de produccioacuten animal en confi namiento (cerdos o aves) de empresas como Agrosuper para el tratamiento de los purines de sus planteles
Los biodigestores de mayor tamantildeo instalados en Chile son de estructura riacutegida y cuacutepula fl exible o con gasoacutemetro externo integran agitacioacuten y calefaccioacuten permanente los cuales se instalan para brindar energiacutea eleacutectrica y solucionar graves problemas de contaminacioacuten Este tipo de biodigestores tienen un mayor costo inicial y poseen sistemas que hacen maacutes complejo y costoso su operacioacuten y mantenimiento Por lo cual solo se han instalado principalmente en grandes lecheriacuteas sobre 1000 vacas estabuladas en criaderos de maacutes de 20000 cerdos y plantas de tratamiento de aguas servidas de gran tamantildeo En la zona central la empresa Genera Austral ha instalado ya dos plantas para tratar los desechos de la produccioacuten porcina a gran escala ldquoSanta Irenerdquo y ldquoLas Pampasrdquo estas plantas se instalaron en la Empresa Max Agro ubicadas en las comunas de Las Palmas y Pichidegua Las plantas tienen una potencia instalada de 800 KW y generan energiacutea eleacutectrica para aproximadamente 2500 familias de la zona circundante [15]
Figura 17 Planta biogaacutes en la Regioacuten de OacuteHiggins para purines de cerdosFuente Genera Austral
⁴ Schwager Energy 2016
27
Estos reactores anaeroacutebicos trabajan a temperaturas de 32 a 42 degC (mesoacutefila) o 52 a 60degC (termoacutefilas) poseen sofisticados sistemas de control y estaacuten generalmente conectados a equipos de co-generacioacuten (electricidad y calor figura 18)
En teacuterminos generales la mayor parte de esta tecnologiacutea se ha incorporado de las experiencias extranjeras pero tambieacuten se estaacute desarrollando y aplicando tecnologiacutea propia para el tratamiento de purines en lecheriacuteas y suero en queseras Este es el caso de dos sistemas instalados por la empresa Schwager Energy (proyecto LampE Laacutecteos y Energiacutea) en la Regioacuten de los Lagos funcionando para digerir desechos de la produccioacuten quesera tales como suero lactosa y aguas de lavado La primera planta instalada en la ciudad de Purranque produce energiacutea eleacutectrica con una potencia instalada de 400 KW para venta al SIC (Sistema Interconectado Central) La segunda planta de este tipo en funcionamiento se encuentra en la ciudad de Osorno (Figura 19) y produce biogaacutes para reemplazo de gas licuado (GLP) en los procesos de produccioacuten de queso [16]
En el sector lechero se han implementado maacutes de una decena de biodigestores desde 20 a 300 vacas en ordentildea durante la uacuteltima deacutecada desarrollaacutendose en la Regioacuten de los Lagos modelos especiacuteficos de biodigestores para el tratamiento de desechos orgaacutenicos en lecheriacuteas En su mayoriacutea corresponden a sistemas de laguna con estructuras superiores flexibles de geomembrana (Figura 20) o reactores de hormigoacuten con gasoacutemetro flexible Estos sistemas producen biogaacutes para generar electricidad y energiacutea teacutermica El biol obtenido se aplica en las praderas como fertilizante natural
Uno de estos ejemplos es la planta de biogaacutes instalada en el Fundo ldquoEl Animardquo sector Purranque Regioacuten de los Lagos (Figura 21) este sistema aprovecha los purines generados en los patios de espera de la sala de ordentildea por una masa de 200 vacas promedio produciendo biogaacutes para calentar el agua requerida en los procesos de limpieza de equipos mejorando el proceso de canalizacioacuten de los purines y obteniendo digestato (residuo estabilizado de la biodigestion) cuya fase liacutequida (biol) se aplica en praderas mediante un sistema de riego Cabe destacar que en este proyecto las aguas servidas del bantildeo de los operarios son ingresadas a los biodigestores En el anexo 71 se presenta el resultado de un anaacutelisis de nutrientes de puriacuten crudo versus digestado para efectos comparativos
A escala domiciliaria se han instalado biodigestores de estructura riacutegida con buenos resultados donde se han hecho funcionar refrigeradores con biogaacutes Una de estas experiencias se realizoacute el antildeo 2008 en la comuna de Empedrado Regioacuten del Maule y otra el antildeo 2010 en Coltauco (Figura 10) En este tipo de biodigestor se incorporan excretas de gallinas cerdos y caballos Asiacute mismo en la Regioacuten de Los Riacuteos se han desarrollado iniciativas descritas en el punto 29
Finalmente si bien los rellenos sanitarios no son biodigestores propiamente tales una importante produccioacuten de biogaacutes en Chile se obtiene de la captacioacuten de eacuteste desde rellenos sanitarios como el caso del relleno Lomas Los Colorados de la empresa KDM en la Regioacuten Metropolitana (Figura 22)
En el Km 35 al sur de Puerto Montt la empresa REXIN utiliza el biogaacutes de su relleno sanitario para calentar los liacutequidos percolados y evaporarlos en una torre eliminando
Figura 18 Co-generacioacuten con grupo electroacutegeno de 200 KW a biogaacutes en planta de Genera Austral Fuente Biotecsur
Figura 19 (A - B) Planta de biogaacutes para residuos laacutecteos de Schwager Energy en Osorno 2016Fuente Biotecsur
Figura 20 Biodigestores de material flexible tipo laguna en la Regioacuten de los Lagos 2010Fuente Biotecsur
A
B
28
Figura 21 Biodigestores en fundo ldquoEl Animardquo sector Purranque 2014Fuente Biotecsur
Figura 22 Esquema de sistema de captacioacuten y transformacioacuten del biogaacutes en energiacutea eleacutectrica en el relleno sanitario Loma Los Colorados [17]Fuente elaboracioacuten propia
Figura 23 Sistema de Biodigestioacuten Predial para 40 vacas Chiscaihue 2015Fuente Biotecsur
Figura 24 Biodigestor estructura flexible tipo laguna Reumen 2015Fuente Biotecsur
asiacute riesgos de contaminacioacuten⁵ Es importante mencionar que los rellenos sanitarios no pueden considerarse tecnologiacuteas alternativas a los biodigestores puesto que la eficiencia de captacioacuten del biogaacutes generado en eacutestos dado que se trata de contenedores abiertos a la recepcioacuten de basura (no hermeacuteticos) fluctuacutea entre un 25 y 75 [18] Ello implica un desaprovechamiento de energiacutea e importantes emisiones de metano (un potente gas con efecto invernadero) a la atmoacutesfera Asimismo por el hecho que los nutrientes se mezclan con diversas sustancias toacutexicas del resto de basura en el caso de rellenos sanitarios no se produce biofertilizante aprovechable
29 Estado actual produccioacuten y uso de biogaacutes en la Regioacuten de Los Riacuteos
En la actualidad en la regioacuten se puede dar cuenta de tres experiencias piloto de produccioacuten de biogaacutes que permitiraacute generar energiacutea teacutermica para calentar agua y utilizarla en los diferentes procesos de produccioacuten o su uso en el hogar El primer piloto es un biodigestor para una lecheriacutea 40 vacas el segundo para una lecheriacutea de 70 vacas y tres pilotos domiciliarios
Caso 1En la localidad de Chiscaihue comuna de Riacuteo Bueno en noviembre de 2015 se instaloacute un SPB para 40 vacas utilizando un pozo como estructura soportante para el biodigestor y una cuacutepula flexible con geomembrana desmontable (Figura 23) El sistema cumple con tratar los purines de forma segura y limpia y generaraacute biogaacutes para calentar 80 litros de agua a 80degC y realizar el lavado de los equipos de la sala de ordentildea
Caso 2En la comuna de Paillaco sector Reumen en noviembre de 2015 se instaloacute un SPB para 70 vacas tambieacuten con sistema de cuacutepula flexible e impermeabilizacioacuten con geomembrana inferior lo que permite trabajar grandes voluacutemenes utilizando un pozo como estructura soportante del volumen interior (Figura 24) El sistema cumple con las normativas vigentes (DS 40 y DS 90) para el tratamiento de los purines de forma segura y limpia generando biogaacutes para calentar 150 litros de agua a 80degC y realizar el lavado de los equipos de la sala de ordentildea
⁵ Fuente wwwrexincl
Relleno sanitarioCampo de pozos
Estacioacuten de succioacuten y quema
Moacutedulos generadores
Transmisioacuten
Transformadores
29
Caso 3El antildeo 2015 la Gobernacioacuten Provincial de Valdivia desarrolloacute un estudio en el marco del proceso de modernizacioacuten y mitigacioacuten de riesgos del Ministerio del Interior sobre el autoabastecimiento hiacutedrico y energeacutetico a partir de la cosecha de aguas lluvias y la produccioacuten de biogaacutes a traveacutes del tratamiento de residuos orgaacutenicos que se llevoacute a cabo en zonas rurales de las comunas de Mariquina (sector costero) Maacutefil y Los Lagos (sector cordillerano) de la provincia de Valdivia proyecto en el cual se habilitaron tres pilotos con biodigestores de proceso continuo para uso domiciliario en la Provincia de Valdivia Los biodigestores operan con estieacutercol de bovino u ovino seguacuten sea la disponibilidad de recursos en cada sector Estos pilotos pretenden estimar la viabilidad del uso de energiacuteas proveniente de la generacioacuten de biogaacutes en sectores apartados de la provincia de Valdivia revalorizando los desechos animales disponibles disminuyendo la emisioacuten de metano y contribuyendo a suplir parte de la demanda energeacutetica necesaria en los hogares de familias rurales que trabajan economiacuteas de subsistencia o con micro emprendimientos cuyos procesos necesiten de energiacutea (ejemplo Artesaniacutea en lana especiacuteficamente el tentildeido de la misma) Estos pilotos estaacuten operando desde agosto de 2015 (figura 25)
210 Experiencias tecnoloacutegicas pertinentes a produccioacuten laacutectea ganadera
En la Regioacuten de Los Lagos existe la mayor cantidad de biodigestores del paiacutes relacionados con produccioacuten laacutectea ganadera existindo 3 tipos de instalaciones
Biodigestores de estructura riacutegida con gasoacutemetro externo de capacidad industrial Este tipo de plantas estaacuten instaladas en Purranque Osorno y Puerto Octay para tratar suero de leche en la produccioacuten quesera
Biodigestores de tipo laguna con estructura superior flexible (gasoacutemetro integrado) para lecheriacuteas principalmente para lecheriacuteas pequentildeas a medianas Este tipo de biodigestores estaacuten instalados en predios lecheros para tratar los purines generados en los patios de espera utilizando el biogaacutes para generar electricidad y calor
Biodigestores de tipo estructura riacutegida y gasoacutemetro flotante principalmente para instalaciones domiciliarias y sistemas de produccioacuten a pequentildea escala Como se mencionoacute anteriormente estos modelos de biodigestores se han instalado tambieacuten en la Regioacuten de los Riacuteos para tratar los desechos de los bantildeos y excrementos de animales
En los biodigestores domiciliarios las bostas recogidas se licuan con agua para ingresarlas al biodigestor (Figura 26) Junto con el puriacuten de animales se puede ingresar las aguas negras y agregar otros desechos orgaacutenicos disponibles como ldquobagazordquo de la produccioacuten de chicha excremento de perros excremento de aves gallinas etc
Figura 25 (A - B - C) Biodigestores de estructura rigida y domo flotante en la Regioacuten de Los Riacuteos 2015Fuente Valentina Torres (A) Patricio Castro (B y C)
A
B
C
30
Figura 26 (A-B) Recoleccioacuten mezcla y llenado biodigestor domiciliario 2008Fuente Biotecsur
Figura 28 Biodigestor estructura flexible para 80 vacas Puyehue 2013Fuente Biotecsur
Es importante destacar que los biodigestores de geomembrana flexible en su mayoriacutea son bolsas con una entrada y una salida por lo que no permiten una limpieza adecuada Esto provoca que se colmate o se sature de solidos (fibra) despueacutes de 2 a 3 antildeos aproximadamente en los casos en que el sustrato que ingresa contiene mucha fibra y poca agua obligando a reemplazar la bolsa completa Es por esta razoacuten que se recomienda instalar biodigestores con cuacutepula desmontable ya sea flexible o riacutegida con gasoacutemetro (Figura 27) que permita realizar limpieza y ademaacutes instalar un buen sistema de rejilla o separacioacuten de soacutelidos antes de ingresar al biodigestor
Ambas tecnologiacuteas Estructura Riacutegida (fibra de vidrio plaacutestico) y Estructura Flexible (figura 28) estaacuten disponibles en el sur de Chile Para predios con maacutes de 11 vacas y que producen en promedio maacutes de 100 litros de purines por diacutea es conveniente considerar biodigestores de estructura flexible ya que los voluacutemenes son maacutes grandes lo que dificulta trabajar con estructuras riacutegidas por los costos de transporte y montaje
Figura 27 Biodigestor domiciliario de estructura riacutegida y cuacutepula flexible para 20 cerdos biogaacutes para cocinar 2008Fuente Biotecsur
A B
31
32
33
Alfredo Erlwein y Eliana Sotomayor
3 ESTIMACIOacuteN DE LA PRODUCCIOacuteN DE BIOMASA GENERACIOacuteN DE BIOGAacuteS Y SU POTENCIAL ENERGEacuteTICO
34
31 Estimacioacuten de las distintas biomasas residuales agropecuarias disponibles para la generacioacuten de biogaacutes en la Regioacuten de Los Riacuteos
La biomasa es toda materia orgaacutenica⁶ en su estado inicial o aquella procedente de la transformacioacuten natural o artificial de la misma La bioenergiacutea o energiacutea de la biomasa corresponde a toda la energiacutea proveniente de la quema directa de materia orgaacutenica o a traveacutes de los combustible derivados de eacutesta (ya sea en estado gaseoso como el biogaacutes o en forma liacutequida como los biodiesel) [19] El hecho de que se trate de una transformacioacuten reciente excluye de este grupo a los combustibles foacutesiles como el carboacuten el petroacuteleo o el gas natural [19] [20] Seguacuten su origen la biomasa puede clasificarse en
Natural Corresponde a toda la materia orgaacutenica que se encuentra en la naturaleza sin ninguacuten tipo de intervencioacuten humana como por ejemplo el material orgaacutenico muerto en un bosque
Residual Proveniente de procesos orgaacutenicos (como los agropecuarios) o artificializados (como los agroindustriales) Algunas veces esta biomasa puede tener alguacuten valor y es posible su recoleccioacuten pasando de ser un residuo a un insumo productivo
Agriacutecola Corresponde a la biomasa de cultivos agriacutecolas
Es importante destacar que si bien la bioenergiacutea proveniente de biomasa agriacutecola (cultivos) es teacutecnicamente posible ha sido realizada en diversos paiacuteses y presenta un dilema eacutetico en relacioacuten a la seguridad alimentaria cuando superficies de aptitud agriacutecola son utilizadas para la generacioacuten de energiacutea y no para el suministro de alimentos Adicionalmente teniendo en cuenta las proyecciones mundiales del crecimiento demograacutefico y el aumento de la degradacioacuten de tierras producto del manejo inadecuado la erosioacuten el cambio climaacutetico y la viabilidad de la bioenergiacutea a traveacutes de cultivos agriacutecolas no resulta una alternativa sostenible y justa a los combustibles foacutesiles En contraposicioacuten la bioenergiacutea y en particular el biogaacutes proveniente de residuos agriacutecolas se visualiza como una tecnologiacutea clave en la transicioacuten hacia una era de energiacuteas renovables pues no solo utiliza como insumo desechos de un proceso anterior sino que permite generar energiacutea con bajo impacto ambiental y social En consideracioacuten con lo anterior el potencial de biogaacutes soacutelo se calculoacute en base a la existencia de residuos dejaacutendose fuera los cultivos agriacutecolas en este estudio
No obstante es relevante notar que en determinadas situaciones el uso de cantidades limitadas de cultivos agriacutecolas para la produccioacuten de biogaacutes podriacutea generar beneficios y externalidades positivas en la disminucioacuten de la presioacuten sobre el bosque en el caso de comunidades rurales que dependen de lentildea para la generacioacuten de calor y cocina (ver ejemplo en capiacutetulo 334)
⁶ Compuesto proveniente de restos de organismos vivos o muertos La parte viva son las raiacuteces de las plantas bacterias lombriacuteces algas hongos etc La parte muerta son los restos muertos o en descomposicioacuten hojarascas madera y estieacutercol wwwfaoorgdocrep009ah645sAH645S05htm
La bioenergiacutea y en particular el
biogaacutes provenientes de
residuos agriacutecolas se visualizan como
una tecnologiacutea clave
en la transicioacuten hacia una era de energiacuteas renovables
35
311 Aspectos metodoloacutegicos
Para efectos de caacutelculo se consideraron diversas fuentes bibliograacuteficas disponibles en algunos casos el estudio se enfocoacute en anaacutelisis de casos detallaacutendose todos estos a lo largo del capiacutetulo Asimismo una importante base metodoloacutegica la constituyen tesis de pre y postgrado especiacuteficas en relacioacuten a estimacioacuten de potenciales de biogaacutes en la Regioacuten de Los Riacuteos [19] [20] [21] dirigidas por el primer autor de este capiacutetulo en donde se plantean estructuras y meacutetodos de investigacioacuten al tiempo que se generan bases de datos e informacioacuten relacionada Toda esta informacioacuten es actualizada en el presente estudio y ampliada a otros recursos no estudiados previamente Soacutelo se incluyeron recursos del sector agropecuario no consideraacutendose otras materias primas con potencial de produccioacuten de biogaacutes tales como los lodos de plantas de tratamiento de aguas o de salmonicultura Tampoco fueron considerados los cultivos agriacutecolas para bioenergiacutea puesto que tal como se analiza en el texto eacutestos son cuestionados ambiental y eacuteticamente a excepcioacuten de casos justificados de pequentildea escala
Dentro de los supuestos asumidos en este capiacutetulo se encuentran
Lecheriacuteas
Energiacutea biogaacutes=6 Kwhmsup3 (se asume 60 de metano) Dilucioacuten de purines constante y equivalente a 50 Periacuteodo produccioacuten lechevaca= 6 mesesantildeo⁷ Condiciones y superficie de corralanimal constante⁸ Produccioacuten de fecasanimal constante 10 del peso vivo⁹ Diferencia de pesoanimal seguacuten segmento productivo
Ferias Ganaderas
Funcionamiento 52 semanas antildeo 1 diacutea semana Permanencia de animales 15 diacuteas semana Rendimiento de estieacutercol liacutequido 40 msup3 de biogaacutes estieacutercol liacutequido
Productores de cerdos
Recoleccioacuten de estieacutercol 40 de estimacioacuten en base a diversas situaciones animales en pastoreo pastoreo con encierro nocturno y estabulacioacuten permanente
Rendimiento de estieacutercol liacutequido 60 msup3 estieacutercol liacutequido
Aves
70 msup3 biogaacutes msup3 estieacutercol
⁷ Se asume que en la AFC y pequentildea agricultura los partos y produccioacuten lechera se concentran en el periacuteodo primaveral tendiendo a la estacionalidad maacutes que al funcionamiento continuo Asimismo se asume que en este segmento productivo los periacuteodos de lactancia son menores que en los planteles altamente tecnificados o de gran escala
⁸ La cantidad de purines de un plantel estaacute determinada por la capacidad de recoleccioacuten de estieacutercol (principalmente en los patios de espera) y el grado de dilucioacuten (determinado fuertemente por la separacioacuten de aguas lluvias a traveacutes de techumbre y canaletas) La extensioacuten de los patios y techumbres variacutea sustantivamente entre planteles variabilidad que se obviacutea para efectos de caacutelculo
⁹ Como se aprecia posteriormente se establecen pesos por animal diferentes para cada tamantildeo de plantel bajo la premisa que planteles maacutes grandes y tecnificados presentaraacuten animales maacutes grandes (vacas de alta produccioacuten) que planteles menores
36
Cerveceriacuteas
El porcentaje de metano de este tipo de biogaacutes es de 70 (alto) entonces la cogeneracioacuten tiene mayor eficiencia que generacioacuten de purines en AFC logrando 3Kwh teacutermico y 25Kwh eleacutectricomsup3 de biogaacutes
En este estudio se analizoacute la biomasa residual agroalimentaria disponible en la Regioacuten de Los Riacuteos con potencial para generacioacuten de biogaacutes clasificaacutendola como biomasa residual huacutemeda y biomasa residual soacutelida (Figura 29)
Figura 29 Clasificacioacuten de biomasas agropecuarias residuales analizadas en este estudio (adaptado de CNE-GTZ [22])
BIOMASA
Biomasa soacutelida
Biomasa liacutequida
Estieacutercol aviacutecola
Industria cervecera
Estieacutercol vacuno
Estieacutercol porcino
Ferias ganaderas
Industria quesera
Residuos de matadero
Dado que las diferentes biomasas variacutean en formato (liacutequido o soacutelido) el contenido de humedad y potencial de generacioacuten de biogaacutes no son presentadas comparativamente en este capiacutetulo sino en el proacuteximo en teacuterminos de produccioacuten de biogaacutes potencial
312 Biomasa residual liacutequida
Se considera biomasa residual liacutequida a aquellos residuos que contienen menos del 10 de materia seca Entre ellos es posible destacar a los residuos provenientes del tratamiento de aguas residuales domiciliarias la agroindustria y los procesos agropecuarios (purines de porcino y vacuno) [20]
3121 Puriacuten de vacuno de lecheriacutea
El puriacuten de vacuno corresponde a la mezcla producida por las excretas y orina de las vacas el agua utilizada para el lavado de las instalaciones del plantel y las aguas lluvias captadas en los corrales de espera En el caso de las lecheriacuteas de la zona sur de Chile debido a la caracteriacutestica climaacutetica de alta pluviosidad las aguas lluvia y las aguas de lavado (de equipos e infraestructura) representan casi la mitad de los purines generados en las lecheriacuteas [20]
37
En la regiones de Los Riacuteos y Los Lagos una vaca en ordentildea produce en promedio 105 litros puriacutendiacuteasup1ordm En general la generacioacuten de purines estaacute determinada por el manejo a nivel predial el sistema de produccioacuten ya sea estabulado (con recoleccioacuten de excretas) o en base a pastoreo (excretas en potrero no son utilizables) [21] y las dimensiones del patios de espera que determinan en gran medida la cantidad del agua lluvia colectada En la Regioacuten de Los Riacuteos los animales estabulados no alcanzan el 5 por lo cual la gran mayoriacutea del estieacutercol generado de caracteriacutesticas soacutelidas no es recolectado quedando como abono en los potreros pastoreados [22]
De acuerdo a la literatura y entrevistas realizadas a productores de la regioacuten de Los Riacuteos se determinoacute que un animal produce en excretas el equivalente al 10 de su peso vivo al diacutea y la dilucioacuten de las excretas es de aproximadamente un 50 [20] lo que resulta en una produccioacuten de puriacuten equivalente al 20 del peso vivo por vaca al diacutea Es importante considerar que lo anterior estima solo el periodo colectable el que corresponde entre a 3 a 4 horas diarias por 6 meses al antildeo por vaca en el caso de las explotaciones pequentildeas y medianas
Conjuntamente se determinoacute el peso promedio de la vaca en ordentildea de acuerdo a la clasificacioacuten de estratos seguacuten tamantildeo predial Los estratos se determinaron de acuerdo a la tenencia de vacas promedio en ordentildea por productor siendo mayor el peso en los planteles de mayor tamantildeo Esta segmentacioacuten se realizoacute en base a la clasificacioacuten realizada por el Instituto Nacional de Estadiacutesticas (INE) [23] el cual define como pequentildeos productores lecheros a aquellos que poseen un rebantildeo ganado de entre 10 a 49 cabezas De la misma manera el Instituto de Desarrollo Agropecuario (INDAP) se refiere a este segmento como Agricultura Familiar Campesina (AFC)rdquo sup1sup1 Para el segmento superior a 50 vacas promedio en ordentildea se realizoacute el anaacutelisis tambieacuten en base a la informacioacuten entregada por la Encuesta de Ganado Bovino [23] Los resultados se presentan en la tabla 6 Detalles de caacutelculo y coeficientes en anexo 731
sup1sup1 Los estratos definidos para el segmento de AFC se estructuraron en base a la informacioacuten entregada por los programas de fomento SAT PAP PDTI y PRODESAL de INDAP
sup1ordm Variacutea entre 34 a 260 lt puriacuten vaca diacutea
Tabla 6 Detalle de nuacutemero de animales y produccioacuten de purines por tamantildeo de explotacioacuten
Vacas en Vacas en Pesovaca Establo Purines ordentildea ordentildea (kg)sup1sup2 (hrdiacutea) (msup3antildeo)
0 a 9 1625 450 3 3336 10 a 24 4288 450 3 8804 25 a 49 3453 500 4 10503 50 a 99 8751 500 4 26618 100 a 299 17967 550 4 60115 300 y mas 81153 600 4 296208 Total 115148 405584
Fuente elaboracioacuten propia en base a INE 2011 [23]
Un animal produce en excretas el
equivalente al 10 de su peso vivo al diacutea y la dilucioacuten de las excretas es de
aproximadamente un 50
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De acuerdo a la tabla 6 se puede determinar que la Regioacuten de Los Riacuteos genera anualmente 405 mil msup3 de purines provenientes de la lecheriacutea de los cuales el 56 corresponde a explotaciones de pequentildeos productores
3122 Estieacutercol de porcino
El sector porcino no presenta cifras significativas en la Regioacuten de Los Riacuteos [24] A pesar de la existencia de empresas que elaboran productos en base a carne de cerdo en la regioacuten la mayoriacutea obtiene la materia prima desde criaderos ubicados en otras regiones como La Araucaniacutea y Biacuteo Biacuteo incluso a traveacutes de importaciones desde Canadaacute y Estados Unidos [25] No obstante la crianza de cerdos constituye una actividad que genera aportes a la economiacutea local especialmente en zonas rurales y sub-urbanas
Para propoacutesitos del estudio se estimoacute la disponibilidad de biomasa residual huacutemeda proveniente de la crianza de cerdo a partir de tres tamantildeos de explotacioacuten Ademaacutes se asumioacute una produccioacuten de 0003 msup3 de estieacutercoldiacutea [26] y una eficiencia de recoleccioacuten de un 40 En la tabla 7 se determina el total de cabezas de cerdo por estrato y la disponibilidad de produccioacuten anual de biomasa para este rubro en Los Riacuteos Detalles de caacutelculo y coeficientes en anexo 731
sup1sup2 Datos de peso de animales fueron obtenidos de entrevistas a productores de la Regioacuten
Tabla 7 Detalle de nuacutemero de cabezas de cerdo y produccioacuten de purines por tamantildeo de explotacioacuten en la Regioacuten de Los Riacuteos
Rango Cabezas de cerdos Estieacutercol (msup3antildeo)Menos de 50 cabezas 31924 13983Maacutes de 50 y menos de 500 1594 698Maacutes de 500 700 307Total 34218 14988
Fuente Elaboracioacuten propia en base al Censo Silvoagropecuario 2007 [24]
De acuerdo a la tabla anterior la disponibilidad de materia orgaacutenica generada por la produccioacuten de porcinos en la Regioacuten de los Riacuteos es de 15 mil msup3antildeo El segmento que corresponde a la agricultura familiar campesina (menos de 50 cabezas de porcino) genera un 93 de la biomasa total de excretas de porcinos producida en la regioacuten
3123 Ferias ganaderas
En la Regioacuten de Los Riacuteos existen dos ferias de remate FEGOSA ubicada en la comuna de Paillaco y Tattersall ubicada en la comuna de Riacuteo Bueno Para la estimacioacuten de la produccioacuten de biomasa (principalmente purines bovinos pero tambieacuten excretas de otras especies asiacute como residuos orgaacutenicos de las faenas) se utilizoacute la informacioacuten que ambos establecimientos publican semanalmente sobre precios y cantidad de animales rematados ademaacutes de la informacioacuten proveniente de entrevistas Detalle de entrevistas anexo 74
La disponibilidad de materia orgaacutenica
generada por la produccioacuten de porcinos en la Regioacuten de Los
Riacuteos es de 15 mil msup3antildeo
39 Tabla 8 Puriacuten producido seguacuten tipo de animal Tattersall Tabla 9 Puriacuten producido seguacuten tipo de animal FEGOSA
En relacioacuten al manejo de purines Tattersall almacena las aguas de lavado y posteriormente las traslada a una planta procesadora que filtra y separa los compuestos soacutelidos (excretas) de los liacutequidos Los liacutequidos son eliminados a traveacutes del alcantarillado y los soacutelidos son incorporados a las demaacutes excretas producidas semanalmente por los animales rematados y luego son retirados del recinto (anexo 742 entrevista Tattersal) FEGOSA por su parte realiza un manejo similar con las aguas de lavado Estas son almacenados en dos pozos purineros y una vez que los pozos se encuentran llenos los purines son trasladados a una planta procesadora (anexo 745 entrevista FEGOSA)
Para la determinacioacuten de la disponibilidad de biomasa residual huacutemeda de las ferias de ganado se analizaron datos de la temporada 2014 considerando 51 remates para el caso de Tattersal y 52 para FEGOSA Ademaacutes seguacuten informacioacuten recopilada en terreno se determinoacute una permanencia de 15 diacuteas promedio de los animales en ambas ferias
Los paraacutemetros utilizados para determinar la cantidad de puriacuten producido por animal se obtuvieron del estudio de Deublein y Steinhauser [32] (informacioacuten detallada en el anexo 731) En las tablas 8 y 9 se detallan las cantidades de estieacutercol liacutequido producido seguacuten tipo de animal para cada feria
Feria Tipo de Puriacuten animal Cabezasantildeo (msup3antildeo)
Bovinos 40197 123000
Tattersall Porcinos 2686 827
Ovinos 3599 1455
Equinos 7 18
Total 46489 125308
Feria Tipo de Puriacuten animal cabezasantildeo (msup3antildeo)sup1sup3
Bovinos 34676 57909
FEGOSA Porcinos 1785 280
Ovinos 1784 670
Equinos 258 664
Total 38503 59523
sup1sup3 Diferencias en produccioacuten de puriacutencabeza entre ferias se debe a diferente tipos de ganado en remates En el caso de vacunos dado por proporciones de vacas vacunos de engorda vacas de produccioacuten lechera bueyes toro de reproduccioacuten vacunos joacutevenes (2 antildeos) y ternero de crianza (1 antildeo) Vacas vacunos de engorda
Seguacuten las tablas anteriores es posible determinar que la mayor cantidad de materia orgaacutenica es producida en Tattersall la que junto con la biomasa generada por FEGOSA suman aproximadamente 185 mil msup3 de biomasa residual liacutequida proveniente de ferias ganaderas en la Regioacuten de Los Riacuteos
3124 Industria quesera
Las materias primas animales y vegetales para la elaboracioacuten de productos alimenticios generan abundantes residuos susceptibles de ser aprovechados para la produccioacuten de biogaacutes El uso de estos residuos incrementa la productividad en las plantas productoras dando simultaacuteneamente una solucioacuten a problemas ambientales
Fuente Elaboracioacuten propia Fuente Elaboracioacuten propia
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Dentro de los residuos provenientes de la agroindustria con mayor potencial en la Regioacuten de Los Riacuteos se encuentra la industria laacutectea y caacuternica [27]
En la Regioacuten se elaboran diversos productos derivados de la leche tales como quesos queso fresco y quesillo leche fluida mantequilla crema fresca manjar yogurt y otros siendo quesos dentro de los productos con igual unidad de medida (kilogramos) el producto que presenta mayor elaboracioacuten (kg) [28] Por otro lado de la totalidad de los productos laacutecteos la produccioacuten de queso es la uacutenica que genera un residuo (o subproducto seguacuten el uso que se le deacute) de alta carga orgaacutenica llamado ldquolactosuerordquo
El lactosuero fue considerado por largo tiempo como un desecho difiacutecil de tratar y eliminar debido a las grandes cantidades producidas en la industria del queso Sin embargo actualmente es una de las materias primas maacutes usadas en el aacutembito alimentario Su principal aplicacioacuten es la alimentacioacuten animal especialmente como sustituto de la leche en la alimentacioacuten de criacuteas de rumiantes y porcinos pero tambieacuten en procesos de criacutea y engorde Sin embargo la recogida y posterior secado del lactosuero para la obtencioacuten de productos en polvo resulta uacutenicamente rentable para grandes voluacutemenes de lactosuero por lo que las pequentildeas y medianas queseriacuteas no pueden almacenar en sus instalaciones las cantidades necesarias para rentabilizar su transporte En estos casos las opciones de gestioacuten pasan por su eliminacioacuten mediante vertido la aplicacioacuten a terrenos o su uso directo en alimentacioacuten animal alternativas que sin embargo presentan riesgos tanto ambientales como sanitarios si no se realizan de manera adecuada y controlada Hoy en diacutea la posibilidad de introducir un tratamiento bioloacutegico para el lactosuero como la digestioacuten anaerobia se presenta como una opcioacuten factible que puede permitir gestionar y valorizar econoacutemicamente este sustrato gracias al aprovechamiento energeacutetico del biogaacutes [29] [25]
En la Regioacuten de Los Riacuteos la produccioacuten de queso fue de 515 millones de kilogramos durante el 2013 cifra inferior en -01 (003 millones de kilos menos) que el 2012 representando 444 del total de queso producido a nivel nacional [28] Actualmente en la Regioacuten existen 39 faacutebricas en funcionamiento autorizadas por el Servicio de Salud (anexo 732) las cuales para fines praacutecticos de este estudio seraacuten divididas en laacutectea mayor y laacutectea menor seguacuten se define a continuacioacuten
bull Laacutectea mayor corresponde a las plantas lecheras cuyos antecedentes productivos son recopilados mensualmente por la Oficina de Estudios y Poliacuteticas Agrarias ODEPA Se le denomina mayor porque entre ellas se encuentran las empresas que procesan un volumen de leche superior a la industria laacutectea menor [28]
bull Laacutectea menor corresponde a las empresas cuyos antecedentes son recopilados trimestralmente por el Instituto Nacional de Estadiacutesticas y que en general cuentan con niveles de produccioacuten menor [28]
En este estudio se asumioacute que la mayor parte de estos residuos corresponden a lactosuero sin considerar los residuos provenientes del lavado de estanques derrames u otros Ademaacutes de acuerdo a informacioacuten bibliograacutefica [27] y datos recopilados en entrevistas a productores se estimoacute que por kilogramo de queso producido se generan 9 kilogramos de suero
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Tabla 10 Generacioacuten anual de suero huacutemedo seco y materia orgaacutenica en la Regioacuten
INDUSTRIA Queso promedio Suero huacutemedo Suero seco Materia orgaacutenica anual 2013-2014 (kg) (kg) (kg) (Ton MS)Laacutectea menor 1458477 13126289 787577 689Laacutectea mayor 49843252 448589264 26915356 23551Total 51301728 461715552 27702933 24240
Seguacuten la tabla 10 la disponibilidad estimada de materia orgaacutenica proveniente de la industria quesera en la Regioacuten de Los Riacuteos es de 24 mil toneladas de las cuales el 3 corresponde a productores del segmento ldquolaacutectea menorrdquo
3125 Residuos de beneficio de ganado (mataderos)
La actividad industrial de matanza de ganado genera una gran cantidad de residuos soacutelidos de variada composicioacuten provenientes de las diferentes etapas del proceso Dentro de estos residuos soacutelidos se encuentran subproductos no utilizados (viacutesceras verdes cabezas patas) subproductos utilizados (viacutesceras rojas cuero) grasas estieacutercol contenido ruminal y decomisos de matadero Estos residuos suponen un sustrato muy adecuado para la biometanizacioacuten [30]
Aproximadamente entre un 20 y un 50 del peso del animal no es apto para el consumo [20] Por lo tanto la mayor parte de los desechos deben manejarse cuidadosamente en lo referente a su minimizacioacuten recoleccioacuten procesamiento y uso (reutilizacioacuten) lo que disminuye considerablemente los dantildeos ocasionados al medio ambiente a los recursos naturales renovables y a la salud humana [30]
Para el anaacutelisis potencial de produccioacuten de biogaacutes a partir de residuos de mataderos en la Regioacuten de Los Riacuteos en base a la metodologiacutea desarrollada por Vermehren [27] se cuantificaron los residuos de dos mataderos autorizados Frigoriacutefico Valdivia y Frigoriacutefico Balmaceda (en adelante FRIVAL y FRIGOBAL respectivamente) Para poder determinar la cantidad de residuos de beneficio de ganado soacutelo se consideraron ambas plantas de procesamiento dejando de lado otras fuentes posibles tales como mataderos clandestinos o faenamientos realizados en sectores rurales En el caso de la planta FRIGOBAL el flujo de residuos anuales se encuentra disponible en la Superintendencia de Servicios Sanitarios (SISS) y se utilizoacute como base la misma informacioacuten utilizada para la planta FRIVAL (Tabla 33 anexo 731)
De esta forma seguacuten el promedio de la produccioacuten regional de queso para laacutectea mayor y laacutectea menor entre los antildeos 2013 y 2014 con datos de ODEPA y la cantidad de suero generado por unidad de queso producido se estimoacute la generacioacuten anual de lactosuero para la regioacuten (ver tabla 10) Detalle de coeficientes de caacutelculo en tabla 32 anexo 731
La disponibilidad estimada de
materia orgaacutenica proveniente de la industria quesera
en la Regioacuten de Los Riacuteos es de
24 mil toneladas
Fuente Elaboracioacuten propia
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Para estimar los residuos de ambos mataderos se utilizoacute como base lo expuesto en la Declaracioacuten de Impacto Ambiental de la planta FRIVAL presentado en el Sistema de Evaluacioacuten Ambiental [24] en donde se caracterizan sus RILEs (tabla 34 anexo 731) El volumen del flujo diario de residuos liacutequidos generados en la planta FRIVAL es de 650 msup3 [31] asumiendo un funcionamiento de la planta durante los 365 diacuteas del antildeo De acuerdo a esto y considerando los datos presentados en las tablas 33 y 35 del anexo 731 se obtuvieron los valores de materia seca La cantidad total de materia orgaacutenica para la planta FRIVAL fue de 495 tonantildeo y FRIGOBAL 25 tonantildeo
313 Biomasa residual soacutelida
La biomasa residual soacutelida incluye a todos los productos orgaacutenicos no utilizados en las actividades agriacutecolas y ganaderas las forestales y la de los procesos de las industrias agroalimentarias y de transformacioacuten de la madera Algunos ejemplos de este tipo de biomasa son la paja el orujo desechos de poda y raleos aserriacuten residuos de matadero aceites y grasas lodos provenientes de plantas de tratamiento de aguas (industriales y domeacutesticas) residuos soacutelidos urbanos y estieacutercol aviacutecola [20]
3131 Estieacutercol aviacutecola
El estieacutercol aviacutecola se considera como biomasa residual soacutelida para las aves destinadas a la produccioacuten de carne este estieacutercol se halla mezclado con una cama de aserriacuten denominaacutendose Guano de Ave para Carne (GAC) [20]
En este estudio se clasificoacute la produccioacuten de aves para la Regioacuten de Los Riacuteos en dos estratos definidos como pequentildea y mediana explotacioacuten [32] La disponibilidad de biomasa se estimoacute asumiendo que la produccioacuten diaria de estieacutercol liacutequido por ave es de 00001 msup3 [33] [26] con una eficiencia de recoleccioacuten del 50 A continuacioacuten la tabla 11 detalla la cantidad de biomasa disponible en pequentildeas y medianas explotaciones Seguacuten eacutesta la produccioacuten anual de biomasa residual soacutelida proveniente de las pequentildeas y medianas explotaciones de la Regioacuten de Los Riacuteos es de 66 mil msup3 al antildeo
Rango Total aves Estieacutercol animal (msup3antildeo)Pequentildeas explotaciones 270000 4928Medianas explotaciones 95000 1734Total 365000 6662
Tabla 11 Estieacutercol de aves seguacuten tamantildeo de explotacioacuten
El estieacutercol aviacutecola se considera
como biomasa residual soacutelida
a diferencia del estieacutercol
bovino y que al combinarse con agua (purines)
se clasifica como biomasa liacutequida
Fuente Elaboracioacuten propia
43
3132 Industria cervecera
La elaboracioacuten de la cerveza trae consigo la generacioacuten de residuos soacutelidos tales como orujo cerveceros (o bagazo) levaduras y los lodos generados durante el tratamiento de las aguas residuales En particular el bagazo constituye un residuo con valor ganadero bovino dado su alto contenido caloacuterico y alta palatabilidad pese a sus restricciones de aprovechamiento dada su raacutepida perecibilidad En caso de no poder aprovecharse estos residuos el proceso de digestioacuten anaerobia ofrece ventajas sustanciales para el tratamiento de los residuos orgaacutenicos generados por esta industria dada la posibilidad de generar energiacutea renovable a traveacutes de la generacioacuten de biogaacutes [34] En particular el bagazo dado su contenido caloacuterico presenta una buena generacioacuten de biogaacutes
El consumo de cerveza artesanal en Chile equivale soacutelo al 2 del total del mercado de bebestibles pero ha ido creciendo con fuerza en un orden del 30 anual [35]
Debido a su popularidad la industria de la cerveza se ha ido diversificando Es por eso que hoy en diacutea se puede hablar de tres categoriacuteas los cerveceros caseros las mini cerveceriacuteas y las cerveceriacuteas industriales [36]
bull Los cerveceros caseros poseen equipos rudimentarios que permiten repetir de forma casera la misma receta en distintas producciones
bull Las mini cerveceriacuteas (cerveceros artesanales pequentildeos fabricantes) tienen un equipamiento maacutes sofisticado que el de los cerveceros caseros tanques bombas filtros entre algunos pero no llegan al nivel de industrializacioacuten que otras cerveceriacuteas
bull Las cerveceriacuteas industriales poseen mayor equipamiento y tecnologiacutea en el proceso produciendo miles de litros que son comercializados en el mercado nacional e internacional
En la Regioacuten de Los Riacuteos la produccioacuten de cerveza ha aumentado considerablemente durante los uacuteltimos antildeos existiendo actualmente un total de 23 cerveceriacuteas formalizadas y 8 en viacuteas de formalizacioacuten [37]
Del grupo de las 23 empresas formalizadas existentes en la Regioacuten de Los Riacuteos se determinoacute la produccioacuten de bagazo para 4 empresas representativas del grupo de mini cerveceriacuteas (cerveceros artesanales pequentildeos fabricantes) De acuerdo a la informacioacuten recopilada en entrevistas realizadas a los productores (anexo 77) se estimoacute una equivalencia de 3 a 4 kilos de malta por litro de cerveza y un 27 de materia seca para bagazo seguacuten lo determinado en anaacutelisis de laboratorio A continuacioacuten en la tabla 12 se detalla la produccioacuten de bagazo para cada empresa
44
Tabla 12 Produccioacuten de cerveza y bagazo para 4 empresas de la Regioacuten de Los Riacuteos
Empresas Litros cerveza antildeo Kg maltaantildeo Kg bagazoantildeoA 204000 51000 86400B 16800 4800 8132C 7680 2400 4066D 14400 4800 8132Total 242880 63000 106730
En base a informacioacuten recopilada se estimoacute que la produccioacuten de cerveza de los 4 productores presentados en la tabla 12 representan el 5 de la produccioacuten de la Regioacuten Es decir la produccioacuten de cerveza de la Regioacuten de Los Riacuteos bordea los 50 mil hectolitros lo que representa una produccioacuten de 2 mil toneladas de bagazo al antildeo
32 Potencial teoacuterico de biogaacutes a partir de las biomasas disponibles
321 Aspectos metodoloacutegicos
Este capiacutetulo tiene como objetivo estimar el potencial teoacuterico de biogaacutes es decir la metanizacioacuten de toda la materia orgaacutenica disponible seguacuten se calculoacute en el capiacutetulo anterior Es importante afirmar que pese a que los recursos de biomasa pueden variar bastante a lo largo del paiacutes o incluso el mundo la produccioacuten de biogaacutes por tipo de biomasa particular deberiacutea ser relativamente constante dado que la biodigestioacuten es un proceso relativamente invariante si se cumplen condiciones miacutenimas de funcionamiento Es por ello que utilizar datos referenciales de otros paiacuteses de condiciones similares (como paiacuteses con clima templado lluvioso como en la Regioacuten de los Riacuteos) constituye una fuente de informacioacuten relativamente confiable respecto de las producciones potenciales Desgraciadamente las tecnologiacuteas para pequentildeos y grandes predios o industrias existentes difieren mucho respecto a costos y a rendimientos por lo que realizar generalizaciones es riesgoso e impreciso Por esta razoacuten se decidioacute utilizar los factores de conversioacuten estandarizados y maacutes frecuentes en la bibliografiacutea existente de manera de lograr representatividad de la informacioacuten
En la tabla 13 se muestran los factores de conversioacuten de biogaacutes seguacuten la fuente de la biomasa estimados a partir de datos bibliograacuteficos [1] En el caso de los purines de lecheriacutea el factor de conversioacuten surge ademaacutes de la experiencia de la empresa Biotecsur en lecheriacuteas de las regiones del sur de Chile En el caso del bagazo de cerveceriacutea el valor fue estimado en base a resultados experimentales de produccioacuten de biogaacutes a partir de bagazo cervecero realizados por el autor en el Instituto de Ingenieriacutea Agraria y Suelos Universidad Austral de Chile
Fuente Elaboracioacuten propia
45
Rango Total purines (msup3antildeo) Biogaacutes (msup3 antildeo) 0 a 9 3336 83408 10 a 24 8804 220095 25 a 49 10503 262572 50 a 99 26618 665441 100 a 299 60115 1502865 300 y maacutes 296208 7405211 TOTAL 405584 10139592
Tabla 13 Factores de conversioacuten de materia orgaacutenica en biogaacutes
Tabla 14 Potencial valor teoacuterico de generacioacuten de biogaacutes a partir de la digestioacuten anaeroacutebica de purines de vacunos de lecheriacutea
Biomasa Factor conversioacuten Biogaacutes (Lt) Biomasa (kg o Lt)sup1⁴ Lecheriacuteas - purines 25Queseriacutea-suero 46Ferias ganaderas-estieacutercol 40Cerdos- estieacutercol 40Aves-estieacutercol 70Bagazo de cerveceriacutea 110
De esta manera con los factores de conversioacuten y en base a las cantidades de biomasa disponibles abordadas en el capiacutetulo anterior se calcularon los potenciales regionales de biogaacutes Ademaacutes del caacutelculo de los potenciales regionales totales se calculoacute el potencial de generacioacuten de biogaacutes de la produccioacuten a pequentildea escala esto es cultivos en agricultura familiar campesina (Agricultura de Subsistencia y Pequentildeo Agricultor) produccioacuten laacutectea menor (suero) productores de cerdos de menos de 50 cabezas y pequentildeas explotaciones de aves y cerveceriacutea artesanal
322 Potencial teoacuterico de biogaacutes de biomasa residual liacutequida
3221 Puriacuten de vacuno de lecheriacutea
El caacutelculo del potencial de generacioacuten de metano a partir del puriacuten de vacuno se realizoacute para productores con menos de 50 vacas en ordentildea mediante la informacioacuten proveniente del INDAP y para productores con un plantel mayor a 50 vacas en ordentildea de acuerdo a la informacioacuten obtenida por el INE En la tabla 14 se presenta el total de purines producidos por vacunos en ordentildea en la Regioacuten de Los Riacuteos seguacuten los resultados obtenidos en el capiacutetulo 31 Sobre la base de esta informacioacuten se calculoacute un valor teoacuterico de generacioacuten de biogaacutes para cada segmento En el anaacutelisis se consideroacute que por cada msup3 de puriacuten se producen 25 msup3 de biogaacutes
sup1⁴ Kiloacutegramos en caso de residuos soacutelidos litros en caso de residuos liacutequidos
El caacutelculo del potencial de
generacioacuten de metano a partir del
puriacuten de vacuno se realizoacute para
productores con menos de 50 vacas
en ordentildea mediante la informacioacuten
proveniente de INDAP
Fuente Elaboracioacuten propia
Fuente Elaboracioacuten propia
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3222 Estieacutercol de porcino
En la tabla 15 se presenta el potencial teoacuterico de generacioacuten de biogaacutes a partir de la digestioacuten anaerobia de estieacutercol para cada tamantildeo del productor seguacuten cabezas de ganado porcino el cual fue determinado en este capiacutetulo Para los caacutelculos se consideroacute una eficiencia de recoleccioacuten de materia orgaacutenica del 40 y una produccioacuten de 40 msup3 por cada msup3 de estieacutercol
Tabla 15 Produccioacuten de biogaacutes porcino
Tabla 16 Produccioacuten estimada de biogaacutes para las industrias laacutecteas de la Regioacuten de Los Riacuteos
Rango Total estieacutercol liacutequido Biogaacutes (msup3antildeo) (msup3animalantildeo) Menos de 50 cabezas 13983 559308Maacutes de 50 y menos de 500 698 27927Maacutes de 500 307 12264Total 599499
3223 Ferias ganaderas
Para el caso de ferias ganaderas se consideroacute una produccioacuten de 40 msup3 de biogaacutes por cada msup3 de puriacuten estieacutercol Por lo tanto la produccioacuten potencial de biogaacutes al antildeo para Tatterssall y FEGOSA es de 5012331 msup3 y 2380917 msup3 respectivamente
3224 Residuos de la industria quesera
Considerando un promedio entre el valor superior e inferior del rango expuesto en el anexo 76 y un rendimiento de biogaacutes de 875 (msup3Ton MOS) se calculoacute la cantidad de biogaacutes para la industria laacutectea mayor y menor Para la industria laacutectea mayor tambieacuten se calculoacute a nivel de planta obtenieacutendose los siguientes resultados
INDUSTRIA Materia orgaacutenica (Ton MS) Biogaacutes (msup3 antildeo)Laacutectea Menor 689 602989Laacutectea Mayor 23551 20607069Total regioacuten 24240 21210058
3225 Mataderos
Para el caacutelculo de potencial de produccioacuten de biogaacutes de FRIVAL las grasas fueron separadas de los RILEs seguacuten lo sentildealado en la Declaracioacuten de Impacto Ambiental (SEIA 2005) Por lo tanto para el caacutelculo total de biogaacutes se analizoacute por una parte el potencial de las grasas y por otra el potencial del resto del RIL utilizando en ambos casos factores de conversioacuten especiacuteficos para las grasas y para el RIL
Fuente Elaboracioacuten propia
Fuente Elaboracioacuten propia
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Paraacutemetro Biogaacutes (msup3antildeo)Soacutelidos suspendidos 174331Aceites y grasas 87329TOTAL 261660
Tabla 17 Potencial de biogaacutes Planta FRIVAL
Cabe destacar que tal como se aprecia en la tabla 34 del anexo 731 los valores de soacutelidos suspendidos sumados a los de aceites y grasas son significativamente inferiores a los de la DBO5 (que es una variable indicadora de la cantidad de materia orgaacutenica disponible para los microorganismos) Sin embargo no se encontraron indicadores adecuados para transformar esta uacuteltima variable en biogaacutes por lo tanto se utilizaron los soacutelidos suspendidos y las grasas para esto de modo que es posible una subestimacioacuten del potencial para esta industria [27] Los resultados se muestran en la tabla 17
Para estimar los residuos generados en la planta FRIGOBAL se consideroacute el volumen de RILEs generados seguacuten lo sentildealado por la Superintendencia de Servicios Sanitarios informacioacuten que entregoacute a este organismo la planta de tratamiento de aguas residuales de la empresa Essal para el antildeo 2011 en la comuna de La Unioacuten [27] De acuerdo a estos datos se estimoacute el potencial de produccioacuten de biogaacutes del frigoriacutefico En la tabla 18 se sentildeala el potencial de produccioacuten de biogaacutes para ambas empresas
Tabla 18 Potencial regional de generacioacuten de biogaacutes en la industria de matadero
Planta Biogaacutes (msup3antildeo)FRIVAL 261660FRIGOBAL 13269Total 274929
323 Potencial teoacuterico de biogaacutes de biomasa residual soacutelida
3231 Estieacutercol aviacutecola
De acuerdo al total de biomasa residual determinada se calculoacute el potencial teoacuterico de biogaacutes generado a partir del estieacutercol de la crianza y engorde de aves para pequentildeas y medianas explotaciones en la Regioacuten de Los Riacuteos En la tabla 19 se presenta el potencial teoacuterico de biogaacutes generado a partir del estieacutercol de la crianza y engorde de aves para pequentildeas y medianas explotaciones de la regioacuten
Para los caacutelculos se estimoacute una eficiencia de recoleccioacuten de biomasa de un 40 y una produccioacuten de 70 msup3 de biogaacutes por cada msup3 de estieacutercol
Fuente Elaboracioacuten propia
Fuente Elaboracioacuten propia
48
Rango Estieacutercol (msup3 antildeo) Biogaacutes (msup3 antildeo)Pequentildeas explotaciones 4928 344925Medianas explotaciones 1734 121363TOTAL 6662 466288
3232 Residuos de la industria cervecera
En la tabla 20 se muestra el potencial teoacuterico regional de generacioacuten de biogaacutes a partir de los desechos soacutelidos de la industria de la cerveza Para el caacutelculo se consideroacute que por cada kilo de bagazo se producen 110 lt de biogaacutes y se asume que 4 cerveceriacuteas entrevistadas constituyen el 5 del mercado cervecero regional y un 20 de la cerveza artesanalsup1⁵ En cualquier caso el caacutelculo de biogaacutes entregado corresponde al potencial total teoacuterico regional Dado que en el caso de cerveceriacuteas grandes comuacutenmente utilizan el bagazo como subproducto para la alimentacioacuten animal el potencial praacutectico estariacutea sobre estimado
Tabla 20 Potencial de generacioacuten de biogaacutes a partir de los desechos soacutelidos de la industria de la cerveza
Tabla 19 Potencial teoacuterico de biogaacutes generado a partir del estieacutercol de aves
Empresas Bagazo kgantildeo Biogaacutes (msup3antildeo) A 86400 9504B 8132 894C 4066 447D 8132 894
Para el caacutelculo del potencial total maacuteximo se consideroacute el consumo promedio nacional por persona (36ltspersonaantildeo) aplicado a la poblacioacuten de la Regioacuten de Los Riacuteos (404400 habitantes) En el caso de la produccioacuten de pequentildea escala se consideroacute una produccioacuten total de 12 millones de litros anuales de cerveza artesanal
33 Estimacioacuten de la generacioacuten de energiacutea a partir de biogaacutes obtenido desde las distintas biomasas disponibles
331 Aspectos metodoloacutegicos
El presente capiacutetulo pretende entregar cifras referenciales respecto a la cantidad de bioenergiacutea disponible a partir de la generacioacuten con biogaacutes Para ello se consideraron los usos de biogaacutes para produccioacuten de energiacutea teacutermica (calor) y eleacutectrica Al respecto se presentaron los valores de contenido caloacuterico total y su equivalente en metros cuacutebicos de lentildea y kilos de gas licuado de manera de ponderar el valor de sustitucioacuten entre esos combustibles
sup1⁵ Incluida Cerveceriacutea Kunstmann
Fuente Elaboracioacuten propia
Fuente Elaboracioacuten propia
49
Para la cuantificacioacuten del calor utilizable (energiacutea teacutermica) se entrega el contenido caloacuterico total equivalente a una eficiencia del 100 En el caso de usar calderas de alta eficiencia (sobre 90) los valores de energiacutea teacutermica real se aproximan bastante a este valor No obstante para otros sistemas teniendo la eficiencia de la tecnologiacutea a emplear se obtiene directamente el potencial teacutermico real
La generacioacuten de energiacutea eleacutectrica se calcula con el potencial maacuteximo teoacuterico para toda la regioacuten pues la cogeneracioacuten con biogaacutes soacutelo es econoacutemicamente viable a mayor escala lo que dejariacutea fuera a la pequentildea agricultura en teacuterminos individuales pero no en teacuterminos colectivos (proyectos asociativos) Para el caso de la electricidad soacutelo se evaluacutea la utilizacioacuten de sistemas de cogeneracioacuten con motores de explosioacuten a gas por ser estos sistemas de comparativo bajo costo y alta eficiencia en relacioacuten a otras alternativas tecnoloacutegicas (eficiencia energeacutetica de 85 calor + electricidad)
Se presenta ademaacutes los equivalentes en msup3 de lentildea y kg de gas licuado como referencia a las dimensiones implicadas en fuentes alternativas comunes en la regioacuten Se utiliza lentildea por que es la opcioacuten teacutermica maacutes barata en la regioacuten y gas licuado por ser el segundo sustituto maacutes accesible teacutecnica y econoacutemicamente presentando similitudes con el biogaacutes
Para el caso del potencial de pequentildea escala soacutelo se evaluacutea el potencial teacutermico dado que los costos y eficiencias de escala de los sistemas de cogeneracioacuten soacutelo pueden lograrse desde una cantidad miacutenima de biomasa disponible que habitualmente solo es gestionada por productores de tamantildeo medio o grande
Se incluye un anaacutelisis de autosuficiencia de biogaacutes para la cocina de una familia rural campesina promedio Respecto a la estimacioacuten de autoabastecimiento como supuesto se asume que eacutestas usan hoy cocina a lentildea tienen suficiente biomasa residual disponible para el funcionamiento de un biodigestor domiciliario y en caso de que faltase se calcula el requerimiento de biomasa con recursos agriacutecolas al alcance como pequentildeas superficies de forraje o cultivos
332 Potencial regional total
Como resultado de los caacutelculos de produccioacuten de biogaacutes a partir de distintas biomasas se obtiene un potencial de generacioacuten regional anual de 403 millones de msup3 En la figura 30 se observan las contribuciones de cada tipo de biomasa al total regional En la tabla 21 se entregan los detalles de energiacutea involucrada
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Figura 30 Composicioacuten del potencial de biogaacutes regional por tipo de biomasa
Como se mencionoacute previamente para el caacutelculo del total de energiacutea generada a partir del biogaacutes potencial en la regioacuten se consideroacute un solo uso a la vez es decir 100 del biogaacutes regional utilizado para calor o para cogeneracioacuten Por ello las cifras presentadas son soacutelo referenciales al potencial teoacuterico maacuteximo En base a los potenciales regionales de produccioacuten de biogaacutes obtenidos se calcularon los valores maacuteximos posibles de producir en generacioacuten teacutermica total (combustioacuten directa) y de generacioacuten teacutermica + eleacutectrica a traveacutes de sistemas de cogeneracioacuten ambas tecnologiacuteas existentes en el mercado
En relacioacuten al potencial teacutermico se consideroacute combustioacuten directa para efectos de sustitucioacuten con lentildea utilizaacutendose una efi ciencia teacutermica de 60 equivalente a la efi ciencia que presentan las estufas de doble combustioacuten Asimismo se consideroacute un contenido caloacuterico de 5 GJmsup3 de lentildea (con 20 humedad valor promedio de distintas especies nativas maacutes usadas) [25] Con ello se utilizoacute un valor de 00072 msup3 de lentildeamsup3 de biogaacutes En el caso de gas licuado se utilizoacute un valor equivalente a 134 Kwhkg lo que da una tasa de recambio de 244 msup3 de biogaacutes kg gas licuado
POTENCIAL REGIONAL DE BIOGAacuteS
El potencial caloacuterico a partir de biogaacutes en la
Regioacuten equivaldriacutea energeacuteticamente
al 6 de la lentildea consumida
Lecheriacuteas - Purines
Queseriacutea - suero
Ferias ganaderas
Cerdos
Aves
Cerveza
Mataderos
183
1512
06
07
251
526
183 251
403 millones msup3antildeo
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Tabla 21 Potencial regional biogaacutes total y maacuteximo teoacuterico de generacioacuten de energiacutea eleacutectrica y teacutermica
Lecheriacuteas - 10139592 60837550 26282 4545204 24335020 20279183 2315purines Queseriacutea- 21210058 127260349 54976 9507684 50904140 42420116 4842suero Ferias 7393249 44359492 19163 3314120 17743797 14786497 1688ganaderasCerdos 599499 3596996 1554 268733 1438798 1198999 137Aves 466288 2797725 1209 209019 1119090 932575 106Cerveza 234805 1408828 609 105254 563531 469609 54Mataderos 274929 1649574 713 123240 659830 549858 63Total 40318419 241910515 104505 18073255 96764206 80636838 9205
sup1⁶ Corresponde al contenido caloacuterico o energiacutea total Este valor corresponde a su vez al total de energiacutea teacutermica teoacuterica Utilizando la eficiencia de combustioacuten de una tecnologiacutea a emplear determinada se obtendraacute directamente el potencial teacutermico total En el caso de calderas de alta eficiencia la eficiencia puede sobrepasar el 90
Total Biogaacutes Contenido Equivalente Equivalente gas Cogen Cogen Potenciaregional (msup3antildeo) caloacuterico total Lentildea (msup3) licuado teacutermica eleacutectrica eleacutectrica (Kwh)sup1⁶ (Kg) (Kwh) (Kwh) (Kw)
333 Potencial regional de pequentildea escala
Se presenta el potencial de produccioacuten de energiacutea teacutermica de pequentildea escala a partir de biogaacutes y su equivalencia respecto a otros combustibles alternativamente utilizados a escala equivalente a agricultura familiar campesina (AFC) Para el caacutelculo se utilizaron los valores de transformacioacuten correspondientes a los estratos de pequentildea escala de produccioacuten presentados en este capiacutetulo Especiacuteficamente para cada tipo de biomasa se incluyoacute
bull Lecheriacuteas agricultura de subsistencia y pequentildeos agricultoresbull Queseriacutea laacutectea menorbull Estieacutercol de cerdos explotaciones menores de 50 cabezasbull Estieacutercol aves pequentildeas explotacionesbull Industria cervecera cervezas artesanales
En relacioacuten a los sistemas de cogeneracioacuten estos generalmente consisten en motores de combustioacuten interna cuya potencia activa generadores eleacutectricos al tiempo que generan agua caliente a partir de su refrigeracioacuten la cual se utiliza para alimentar redes de agua caliente a edificios o grupos de viviendas conocidas como redes distritales Los valores de cogeneracioacuten asumen una eficiencia de transformacioacuten a calor y electricidad de 24 y 20 KWmsup3 de biogaacutes respectivamente En la tabla 21 se presenta la capacidad de cogeneracioacuten teacutermica y eleacutectrica para cada biomasa analizada en este estudio
En la Regioacuten de Los Riacuteos al antildeo 2010 el consumo de productos derivados de la madera para energiacutea (principalmente lentildea) fue de 1790571 msup3 esteacutereos de los cuales el 84 es residual (rural 35 y urbano 49) comercial institucional 12 e industrial 4 (INFOR 2012) De esta manera el potencial caloacuterico a partir de biogaacutes en la Regioacuten equivaldriacutea energeacuteticamente al 6 de la lentildea consumida
Fuente Elaboracioacuten propia
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Tabla 22 Potencial regional biogaacutes de pequentildea escala y valores de sustitucioacuten de otros combustibles utilizados
Lecheriacuteas - purines 566075 3396450 6987 253751 Queseriacutea - suero 602989 3617933 7443 270298Cerdos 559308 3355851 6903 250717Aves 344925 2069550 4257 154617Cerveza 58701 352207 725 26314Total 2131999 12791992 26315 955696
Sector Biogaacutes Caloacuterico total Equivalente Equivalente (msup3 antildeo) (Kwh) Lentildea (msup3) gas licuado (Kg)
334 Estimacioacuten de autoabastecimiento de biogaacutes para cocina de una familia rural promedio
El concepto de reemplazo de cocina a lentildea tradicional por cocina con quemadores a biogaacutes podriacutea ser una interesante alternativa tecnoloacutegica para familias rurales especialmente en zonas aisladas o lejanas a centros poblados Entre las ventajas que este concepto presenta pueden mencionarse
bull Aprovechamiento de fuentes de biogaacutes disponibles en los predios Como se ha explicado anteriormente en el ambiente rural existe biomasa disponible de diversa iacutendole la que puede ser aprovechada para la produccioacuten de biogaacutes
bull Permite tratamiento de residuos Los residuos orgaacutenicos soacutelidos o liacutequidos sin descomponer pueden ser fuente de vectores malos olores y patoacutegenos En cualquier caso su disposicioacuten en el suelo o cuerpos de agua debe realizarse posterior a un tratamiento De esta manera la biodigestion puede considerarse un tratamiento parcial o en algunos casos total de los residuos para su aplicacioacuten o descarte
bull Independenciaautonomiacutea energeacutetica Por lo anterior los usuarios no dependen de las condiciones externas (disponibilidad y precios en la regioacuten paiacutes o internacionalmente) brindando la posibilidad de lograr una autosuficiencia de combustible a nivel domeacutestico
bull Comodidad de operacioacuten de cocina La operacioacuten de una cocina a gas no requiere los tiempos de encendido y calentamiento que requiere una cocina a lentildea (lo maacutes usado ruralmente) y permite dosificar el uso de combustible de acuerdo a la
sup1⁷ Al respecto ver siguiente subcapiacutetulo relativo a autosuficiencia energeacutetica para cocina de familia rural promedio
sup1⁸ En el caso el periacuteodo estival en el que no se requiere calefaccioacuten y donde todo el calor residual se pierde la eficiencia de una cocina a lentildea tradicional es mucho menor llegando a valores de transformacioacuten de 003350 m3 de lentildeam3 de biogaacutes como se analiza en el siguiente subcapiacutetulo
Para la referencia a combustibles alternativos se utilizoacute el equivalente a 00123 msup3 de lentildeamsup3 de biogaacutes dada las eficiencias equivalentes al uso de cocinas a lentildea tradicionalessup1⁷ con un 35 de eficiencia de combustioacutensup1⁸ Para el caso del gas licuado se utilizoacute el mismo valor utilizado para toda la regioacuten A continuacioacuten en la tabla 22 se presentan los resultados obtenidos en este estudio referente a la capacidad de generacioacuten de energiacutea del segmento definido como pequentildea escala
El concepto de reemplazo
de cocina a lentildea tradicional por cocina con quemadores a
biogaacutes podriacutea ser una interesante
alternativa tecnoloacutegica para familias rurales
Fuente Elaboracioacuten propia
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necesidades precisas minuto a minuto Lo anterior simplifica la operacioacuten de la cocina y eleva considerablemente la eficiencia de uso
bull Mayor eficiencia energeacutetica y de recursos El sustituir una cocina a lentildea por una cocina a biogaacutes maacutes una estufa a lentildea de doble caacutemara (combustioacuten lenta) tiene importantes sinergias Dado que la eficiencia de una cocina a lentildea es de alrededor de un 35 mientras que la estufa de doble caacutemara es de aprox 60 la eficiencia para calefaccioacuten del sistema puede casi duplicarse Incluso eacutesta puede aumentarse auacuten maacutes siacute el agua caliente se obtiene a partir de un serpentiacuten instalado en la estufa de doble caacutemara en lugar de la cocina a lentildea Si a eso se le suma la mayor eficiencia para cocinar de una cocina a biogaacutes respecto a la cocina a lentildea [25] y todo el calor que no se usa antes y despueacutes de cocinar con cocina a lentildea el efecto de aumento en la eficiencia puede ser mucho mayor
bull Importante reduccioacuten de presioacuten sobre bosquesdeforestacioacuten Este punto es especialmente relevante Dado que la eficiencia caloacuterica del sistema puede duplicarse como se planteoacute en el punto anterior la demanda por lentildea puede reducirse a la mitad Ello implica una importante contribucioacuten a la disminucioacuten de la deforestacioacuten por consumo local de lentildea
Entre las desventajas de este tipo de sistemas puede mencionarse
bull Incertidumbre de aceptacioacuten de la tecnologiacutea Ante todo resulta vital conocer como eacutesta tecnologiacutea se adapta al modo de vida costumbres y conocimientos de las familias rurales de manera de saber si seraacute considerada una alternativa atractiva o no por eacutestas Al respecto el proyecto liderado por la Gobernacioacuten de Valdivia sup1⁹ seraacute clave para esclarecer esta incoacutegnita
bull Mayor complejidad de operacioacuten Naturalmente por tratarse de un sistema adicional a lo existente hoy en diacutea su operacioacuten implica nuevas actividades tales como recoleccioacuten de materia orgaacutenica y mantencioacuten baacutesica del equipo Asimismo la operacioacuten del biodigestor requiere cierto nivel de capacitacioacuten Lo anterior no debiese implicar demasiado tiempo ni alta complejidad
bull Mayor costo de inversioacuten Los biodigestores no son sistemas de bajo costo de inversioacuten por lo que en una primera etapa los costos del hogar se elevan en forma significativa lo que puede limitar a muchas familias respecto a su implementacioacuten y uso
bull Huella de carbono Paradoacutejicamente si bien un biodigestor que funciona correctamente permite reducir importantemente la huella de carbono de un hogar de no operarse correctamente o presentar fugas de gas (dado por ejemplo por malas terminaciones) puede implicar aumentar significativamente la huella de carbono de un hogar dado que el poder de efecto invernadero del metano contenido en el biogaacutes es 25 veces mayor que el del dioacutexido de carbono (CO2) que se emitiriacutea por simple combustioacuten
sup1⁹ Estudio ldquoAutoabastecimiento hiacutedrico y energeacutetico a partir de la cosecha de aguas lluvias y la produccioacuten de biogaacutes a traveacutes del tratamiento de residuos orgaacutenicos que se llevoacute a cabo en el aacuterea rural de las comunas de Mariquina (sector costero) Maacutefil y Los Lagos (sector cordillerano) de la provincia de Valdiviardquo
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Tabla 23 Ejemplo de autosuficiencia teacutermica familiar a traveacutes de la incorporacioacuten de un biodigestor domiciliario
Ndeg personas familia 4Demanda biogaacutes cocina Consumo quemador (msup3hr) 03Horas de uso quemadordiacutea sup2⁰ 22Eficiencia caloacuterica quemador biogaacutes 95Eficiencia de transmisioacuten de calor quemador biogaacutes 40Total biogaacutesfamilia (msup3antildeo) 241
Sustitucioacuten de gas licuado por biogaacutes Eficiencia caloacuterica quemador gas 95Eficiencia de transmisioacuten de calor quemador gas 40Equivalencia kg gas licuadomsup3 biogaacutes 043Equivalente gas licuado (kgantildeo) 104Equivalente $antildeo (kg gas licuado=$1100) 113946
Sustitucioacuten de lentildea para cocinar por biogaacutes Calor de lentildea (GJmsup3) sup2sup1 5Eficiencia caloacuterica estufa a lentildea 35Eficiencia de transmisioacuten de calor estufa a lentildea 20Eficiencia de uso estufa a lentildeasup2sup2 70Equivalente lentildea (msup3antildeo) 81
Oferta biogaacutes Residuos Familia Basura orgaacutenicapersonadiacutea (kg) 05Biogaacutes de basura orgaacutenicapersonadiacutea (msup3) 0075Kg de residuos humanos soacutelidospersonadiacutea 03Biogaacutes de residuos humanospersonadiacutea (msup3) 0028Total biogaacutes residuos (msup3familiaantildeo) 150 Biomasa fresca Pasto (ensilaje) Biomasa empastada promedio (ton MShaantildeo) 7Biomasa fresca (30 MS) (kgmsup2) 23Biogaacuteskg biomasa fresca (msup3) 018
sup2⁰ No incluye agua caliente bantildeosduchas (que pueden obtenerse de estufa a lentildea con serpentiacuten) sup2sup1 Lentildea con 20 humedad valor promedio de distintas especies usadas en la regioacuten (AIFBN 2008)sup2sup2 Corresponde al tiempo uacutetil cocinando Promedio invierno (90) ndash verano (50) Invierno es mayor pues el calor residual se utiliza en calefaccionar el hogar
A continuacioacuten se presenta la tabla 23 con informacioacuten referencial respecto del biogaacutes necesario para el abastecimiento de una familia promedio de 4 personas y su equivalencia de ahorro respecto de otros combustibles
Fuente Elaboracioacuten propia
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Msup2 de cultivos para autoabastecimiento Biomasa a usargas cocina Pasto Trigo (silo)Sin residuos domiciliarios 574 370Con residuos domiciliarios 216 139
De la tabla anterior puede concluirse que para autoabastecer de gas la cocina de una familia promedio se requieren soacutelo 574 msup2 de produccioacuten de pasto (en verde) en caso de no agregar los residuos orgaacutenicos de la casa En el otro extremo para lo mismo con recoleccioacuten de residuos orgaacutenicos (domeacutesticos o agriacutecolas) se requieren soacutelo 139 msup2 de trigo (en estado para ensilaje es decir en verde previo a madurez) o menos superficie si se tratase de maiacutez por ser este maacutes productivo Al contar con una cocina a biogaacutes no se requeririacutea cocinar en cocina a lentildea tradicional Con ello es posible sustituir la cocina a lentildea tradicional por una estufa de doble caacutemara (combustioacuten lenta) para la calefaccioacuten La eficiencia teacutermica de una cocina a lentildea tradicional es de aprox 35 y la estufa de doble caacutemara 60 [25] Si se considera que se ahorra la lentildea para cocinar y casi se dobla la eficiencia de combustioacuten para la calefaccioacuten con ello puede lograrse bajar a menos de la mitad la necesidad familiar de lentildea anual Para concretarse lo anterior es necesario desarrollar investigacioacuten respecto a la aplicabilidad de este concepto en el mundo rural considerando barreras teacutecnicas y culturales y evaluando los eventuales impactos que pudiesen generarse
Trigo (ensilaje)Biomasa promedio (ton MSha) (aprox 45 qqm) 104Biomasa fresca (35 MS) (kgmsup2) 30Biogaacuteskg biomasa fresca (msup3) 022
Fuente Elaboracioacuten propia
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Francisco Cerda
4 EVALUACIOacuteN ECONOacuteMICA Y SOCIAL DE SISTEMAS PREDIALES DE BIODIGESTIOacuteN
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41 Aspectos metodoloacutegicosEn este caso la evaluacioacuten econoacutemica se realiza mediante fl ujos proyectados efectuaacutendose una estimacioacuten de los ingresos y costos de produccioacuten Los ingresos de los SPB se estiman sobre la base de la generacioacuten de energiacutea proyectada en el horizonte de evaluacioacuten mientras que dentro de los costos involucrados se considera la inversioacuten inicial y los costos asociados a la mantencioacuten y produccioacuten del SPB
De los proyectos de produccioacuten de biogaacutes en base a residuos orgaacutenicos es posible que exista un amplio rango viable de costos existiendo tambieacuten la alternativa de desarrollar economiacuteas de escala en particular si la intencioacuten es la generacioacuten de electricidad a mediana y gran escala cosa que no es posible realizar en proyectos pequentildeos lo que puede presentar mayor difi cultad para rentabilizarlos
La construccioacuten de la evaluacioacuten privada de los SPB se abordaraacute en base a la formulacioacuten de un fl ujo considerando ingresos y costos calculados de acuerdo a precios de mercado La evaluacioacuten social que no se abordaraacute en eacuteste estudio considera el desarrollo de un fl ujo social que incorpora al anaacutelisis algunas externalidades benefi cios y costos de la situacioacuten sin proyecto y con proyecto en base a precios sociales (Cepal Ministerio del Desarrollo Social) En el siguiente diagrama se muestra la estructura utilizada para el anaacutelisis econoacutemico de los SPB
Por la naturaleza de un proyecto de biogaacutes es conveniente realizar un estudio de los benefi cios y costos asociados a su implementacioacuten y por tratarse de iniciativas que pueden ser fi nanciadas por empresas inversionistas o por instituciones del Estado resulta importante evaluarlas privada y socialmente
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ExternalidadesEfectos indirectos
ImpuestosSubsidios
Tipo de evaluacioacuten Valoracioacuten Componente Flujo Tipo de fl ujo
EvaluacioacutenSocial
EvaluacioacutenPrivada
(Empresa institucioacuten
persona)
Precios Sociales
Precios de
mercado(Privados)
CreacutedictosIntereses
Amortizaciones
Benefi ciosCostos
InversioacutenOperacioacuten
Flujo Social
Flujo Proyecto
Puro
Flujo Prestamista
IngresosCostos
InversioacutenOperacioacuten
Flujo Estado
Flujo Inversionista(Accionista o
duentildeo)
Figura 31 Esquema general de evaluacioacuten social y privada de un Sistema Predial de Biodigestioacuten (SPB)
Fuente Elaboracioacuten propia
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Tipos de beneficiosLos beneficios de un SPB son de diversa iacutendole existiendo tanto econoacutemicos como tambieacuten sociales La generacioacuten de biogaacutes permite usarlo de forma directa como elemento combustible utilizable en generacioacuten de calor e incluso en proyectos de mayor envergadura para generacioacuten de energiacutea eleacutectrica con el consiguiente ahorro al minimizar o dejar de utilizar la fuente energeacutetica convencional e incluso constituir una fuente de ingreso en siacute misma para proyectos de gran envergadura cuya finalidad es la produccioacuten de electricidad En teacuterminos generales los beneficios de un SPB se resumen en
bull Ingresos monetariosbull Ahorro de costos (liberacioacuten de recursos)bull Aumento de disponibilidad de energiacuteabull Otros - Revalorizacioacuten de bienes - Reduccioacuten de riesgos - Mejoramiento de la productividad - Impacto ambiental positivo - Mejoramiento de imagen - Entre otras externalidades positivas atribuibles a cada proyecto en particular
Para efectos de este estudio se ejemplificaraacute una evaluacioacuten privada para un SPB instalado en una lecheriacutea convencional que cuenta con una capacidad diaria de 70 vacas en ordentildea Se elabora ademaacutes un flujo independiente para los diferentes tipos de fuentes energeacuteticas que tenga el productor antes de la instalacioacuten del SPB es decir un flujo para lentildea gas licuado y energiacutea eleacutectrica Ademaacutes en este capitulo se abordan de manera descriptiva las externalidades positivas que pueden ser consideradas al momento de realizar la evaluacioacuten social de un proyecto de instalacioacuten de SPB
42 Valorizacioacuten de productos asociados a Sistemas Prediales de Biodigestioacuten (SPB)
El biogaacutes puede destinarse a produccioacuten de energiacutea eleacutectrica y teacutermica beneficios que son usados para la sustitucioacuten de otros combustibles En todos los casos la demanda puede estar asociada a consumos propios del productor de biogaacutes o bien de terceros 421 Ingresos en sustitucioacuten de energiacuteas (ahorro)
En un proyecto de biogaacutes es necesario valorizar la energiacutea que se produce la cual es utilizada en la sustitucioacuten de otros combustibles
Si la produccioacuten de energiacutea se destina al autoconsumo como es el caso de productores pequentildeos y medianos los ingresos corresponderaacuten a ahorros asociados a los menores retiros de energiacutea que se realicen del sistema eleacutectrico a la sustitucioacuten total o parcial del uso de lentildea o de gas licuado seguacuten sea el caso
En un proyecto de biogaacutes es
necesario valorizar la
energiacutea que se produce la cual es utilizada en la sustitucioacuten
de otros combustibles
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En este caso se contempla que la energiacutea generada seraacute principalmente del tipo teacutermica utilizada para la sustitucioacuten del gas licuado (GLP) lentildea yo electricidad La utilizacioacuten de esta energiacutea proveniente del biogaacutes constituye un ahorro para el proceso de lavado e higiene de implementos de las lecheriacuteas entre otros usos comunes
Estudio de casoPara una lecheriacutea de 70 vacas promedio en ordentildea diaria se consideran los siguientes datos
bull Se debe calentar aproximadamente 400 litros de agua al diacutea a 80degC bull Un SPB para esta capacidad (70 vacas) genera aproximadamente 59 msup3 de biogaacutes
por diacutea o su equivalente a 3 kilos de GLP diariosbull 1 msup3 de biogaacutes equivale a 5600 kcalbull 1 kg GLP equivale a 12000 kcalbull 1 kg lentildea equivale a 3500 kcal
De lo antes mencionado se desprende que para realizar esta tarea en el caso de utilizar lentildea anualmente se requieren 28 metros cuacutebicossup2sup3 La relacioacuten entre el consumo real de lentildea y el contenido energeacutetico (kcalkg lentildea) no es directa ya que mucha energiacutea se pierde en el proceso del encendido del fuego y la eficiencia termodinaacutemica dada por las caracteriacutesticas propias de cada caldera nunca es 100 En promedio 1msup3 de lentildea pesa 600 kg aproximadamente por lo que una lecheriacutea consumiriacutea anualmente alrededor de 16800 kg de lentildea o 46 kg diarios
Ademaacutes aun cuando la gran mayoriacutea de los agricultores poseen bosques propios 1msup3 de lentildea cuesta en el mercado en promedio (puesta en predio productor) aproximadamente $15000 (Diciembre 2015 - Febrero 2016) Se toma como referencia eacuteste dato para el caso de eacuteste estudio ya que una externalidad positiva asociada a la implementacioacuten de un SPB es tambieacuten disminuir la deforestacioacuten por lo cual el valor real de un metro cuacutebico de lentildea es superior que su precio de mercado
En promedio el gasto anual en energiacutea para este tipo de productor lechero en caso de adquirir los combustibles en forma externa seriacutea de
bull $15000 (metro lentildea) x 28 mts al antildeo = $420000 anual usando lentildeabull $950 ($kg GLP) x 1041 kg de GLP al antildeo = $988950 anual usando GLPbull $100 ($Kwh) x 11035 Kwh = $ 1103488 anual usando electricidad
En la siguiente tabla se presenta el detalle de la produccioacuten de biogaacutes y sus costos alternativos para los diferentes tramos de vacas en ordentildea analizados en el estudio Para efectos de la comparacioacuten entre combustibles se asume que la proporcioacuten de uso se mantiene constante independiente del tamantildeo del plantel sup2⁴
sup2sup3 Ricardo Hagedorn Paillaco comunicacioacuten personal
sup2⁴ Es de esperar que la relacioacuten de uso de combustibles no sea proporcional al tamantildeo sino que al aumentar el tamantildeo se tienda a disminuir el consumo de lentildea y a aumentar el consumo de energiacutea eleacutectrica
62
1 a 10 402 201 186 950 $17659821 5 $15000 $75000 1971 $100 $197051 6127 14114
11 a 25 803 402 372 950 $35319643 10 $15000 $150000 3941 $100 $394103 12254 28229
26 a 50 1606 803 744 950 $70639286 20 $15000 $300000 7882 $100 $788206 24507 56457
70 2248 1124 1041 950 $98895000 28 $15000 $420000 11035 $100 $1103488 34310 79040
51 a 100 3212 1606 1487 950 $141278571 40 $15000 $600000 15764 $100 $1576412 49014 112914
100 a 300 9636 4818 4461 950 $423835714 120 $15000 $1800000 47292 $100 $4729236 147043 338743
Tramos Ndeg Vacas
Produccioacuten Biogaacutes msup3
Anual
Produccioacuten Kilos de
GLP anual con SPB
Consumo kg anual de GLP sin proyecto
Precio Kilo GLP
Costo GLP Anual Sin Proyecto
Consumo Metros de Lentildea sin proyecto
En la cuarta columna de la tabla se muestra la determinacioacuten de la cantidad de GLP que se ocupa en el proceso de ordentildea en la situacioacuten sin proyecto En la tercera columna se presenta el equivalente a kilos de GLP que genera el proyecto (1msup3 de biogaacutes equivale a 050 kg GLP) siendo la diferencia entre ambos indicadores la que constituye el excedente generado en cada tramo analizado
Estas cifras corresponden a estudios y mediciones hechas en SPB ya en funcionamiento en la Regioacuten de los Lagos y por encontrarse en condiciones similares a la Regioacuten de Los Riacuteos se acercan con un buen nivel de confi anza a paraacutemetros reales para el caso de proyectos en concreto
422 Excedentes energeacuteticos
Para una lecheriacutea de 70 vacas un SPB produce aproximadamente 2248 msup3 de biogaacutes que equivalen a 1124 kg de GLP anuales por su parte el consumo de la lecheriacutea asciende a los 1041 kg de GLP anual generaacutendose un diferencial de 83 kg de GLP excedente que puede ser valorizado en $79040 por antildeo
La posibilidad de existencia y la cantidad de excedentes que genere un SPB va a depender principalmente del tipo de puriacuten directamente relacionado con la alimentacioacuten del ganado y del desarrollo de nuevas tecnologiacuteas que mejoren la efi ciencia energeacutetica Para el caso de los productores lecheros que utilicen solo energiacutea eleacutectrica en su sistema productivo el SPB reemplazaraacute el consumo de energiacutea que se requiere para el calentamiento de agua En este caso en particular un SPB no reemplaza en su totalidad el consumo eleacutectrico esto quiere decir que un SPB rebaja el gasto y no lo elimina totalmente El biogaacutes excedente se puede asumir de igual forma como un ahorro puesto que se almacena en el gasoacutemetro y se utilizaraacute en alguacuten momento sea por contingencia (ocurra alguacuten problema que haga que el SPB deje de producir biogaacutes unos diacuteas) o por su uso directo al incorporar otro artefacto
423 Costos asociados al proyecto
Los costos asociados a un SPB son baacutesicamente de dos tipos inversioacuten inicial y mantencioacuten dependiendo del tamantildeo del SPB los requerimientos de equipos
La cantidad de excedentes que genere un SPB va a depender
principalmente del tipo de puriacuten
Tabla 24 Costo energeacutetico sin proyecto y benefi cios de produccioacuten energeacutetica
Fuente Elaboracioacuten propia
63
1 a 10 402 201 186 950 $17659821 5 $15000 $75000 1971 $100 $197051 6127 14114
11 a 25 803 402 372 950 $35319643 10 $15000 $150000 3941 $100 $394103 12254 28229
26 a 50 1606 803 744 950 $70639286 20 $15000 $300000 7882 $100 $788206 24507 56457
70 2248 1124 1041 950 $98895000 28 $15000 $420000 11035 $100 $1103488 34310 79040
51 a 100 3212 1606 1487 950 $141278571 40 $15000 $600000 15764 $100 $1576412 49014 112914
100 a 300 9636 4818 4461 950 $423835714 120 $15000 $1800000 47292 $100 $4729236 147043 338743
Precio msup3 de lentildea
Costo Lentildea
Anual Sin Proyecto
Consumo Kw
anual sin proyecto
Precio Kw
Costo anual Killowatts
sin proyecto
Produccioacuten Kilowatts con SPB
Excedentes Energeacuteticos Anual (GLP)
materiales y maquinarias seraacuten proporcionales La construccioacuten puede ser realizada localmente por lo tanto la mano de obra no es en su totalidad de tipo califi cada 424 Inversioacuten
Consiste en todos los costos de diagnoacutestico disentildeo ingenieriacutea fabricacioacuten e instalacioacuten de los SPB y su puesta en marcha Los costos de inversioacuten inicial incluyen diversos iacutetems como los materiales utilizados para la fabricacioacuten completa del SPB desde el proceso de movimiento de tierra con maquinaria pesada la instalacioacuten de la membrana impermeable el disentildeo e ingenieriacutea calculista instalacioacuten de tuberiacuteas compra e instalacioacuten de equipos (motores yo generadores calderas etc) y la mano de obra necesaria para el proceso Los costos para cada tramo de nuacutemero de vacas en ordentildea en estudio seraacuten presentados en la tabla 25
Para simplifi car el anaacutelisis se utilizoacute soacutelo un biodigestor de estructura fl exible pues es la tecnologiacutea que mejor se encuadra en este rango de tamantildeos no obstante es esperable que a medida que variacutee el nuacutemero de vacas pueda aumentarse tambieacuten el grado de tecnifi cacioacuten lo que implicariacutea variaciones no proporcionales en los costos
Tramos Ndeg Vacas Inversioacuten Inicial 1 a 10 2500000
11 a 25 6500000
26 a 50 12300000
51 a 100 15000000
101 a 300 60000000
Tabla 25 Costos de inversioacuten privada
Fuente Elaboracioacuten propia
64Tramos Ndeg Vacas Costo Mantencioacuten Anual ($) 1 a 10 50000
11 a 25 80000
26 a 50 150000
51 a 100 200000
101 a 300 1000000
Tabla 26 Costos de mantencioacuten privada
Para el caso de la lecheriacutea de 70 vacas la inversioacuten inicial privada bruta (iva incluido) es de $15000000 Por su parte si se desglosa eacuteste iacutetem del total de la inversioacuten inicial del SPB el costo neto de los materiales es de aproximadamente un 80 ($10084034) y lo restante corresponde a mano de obra A modo de simplificar el anaacutelisis se usaron cifras estimadas
Visto de otro modo
$15000000 de inversioacuten inicial privada bruta iva incluido$(15000000 x 08)119=$10084034 Inversioacuten neta en materiales$(15000000 x 02)=$3000000 Costo en mano de obra$15000000-$3000000=$12000000 Costo bruto en materiales
425 Costos de operacioacuten y mantencioacuten
Se refieren a los costos de funcionamiento a lo largo de la vida uacutetil del SPB y corresponden al valor de las acciones de revisioacuten diaria por parte del personal a cargo los costos asociados a la reparacioacuten de instalaciones repintado anticorrosivos reparaciones de membranas anclajes pernos yo cualquier artefacto fiacutesico que sea parte del SPB
La mantencioacuten de este tipo de SPB requiere en promedio 15 minutos diarios de dedicacioacuten por parte del operario lo que respecta al personal que mantiene la sala de ordentildea y la limpieza de los patios no se considera pues esta labor se debe realizar con o sin SPB El operario debe realizar una inspeccioacuten visual cada diacutea de la instalacioacuten para prevenir que se atasque alguna tuberiacutea de entrada o salida que no existan fugas de biogaacutes o de biol Una labor demandante de tiempo pero que se realiza de 2 a 4 veces por antildeo es la limpieza de los decantadores que es una operacioacuten que se debe realizar con pala a mano o mecaacutenica y para efectos de caacutelculo la valorizacioacuten se realiza en horas hombre
426 Evaluacioacuten y sensibilizacioacuten privada de la inversioacuten
Para realizar la evaluacioacuten privada y sensibilizacioacuten del anaacutelisis de la lecheriacutea estudiada en el caso se consideran los siguientes supuestos
Dependiendo del combustible
utilizado actualmente se
determina el monto de inversioacuten inicial
por efecto del ahorro econoacutemico
generado por la sustitucioacuten de la
fuente de energiacuteaFuente Elaboracioacuten propia
65
bull Inversioacuten Total de construccioacuten de un SPB $15000000bull Precio de Kcal de lentildea= $0007bull Precio kg GLP $950bull Precio Kwh $100bull Precio metro lentildea $15000bull Tasa de descuento utilizada 10 12 15bull No se considera creacutedito por parte del privado (no opera la incorporacioacuten de la
cuenta intereses financieros)bull Amortizacioacuten realizada a 10 antildeosbull Horizonte de evaluacioacuten 20 antildeosbull Se evaluacutea con ahorro de alternativas de utilizacioacuten de lentildea y GLPbull El costo de materiales corresponde aproximadamente a un 80 de la inversioacuten
inicialbull El costo de mano de obra corresponde aproximadamente a un 20 de la inversioacuten
inicialbull Se asume un incremento del 3 anual para los costos de mantencioacutenbull No se aplica ahorro de impuestos por fundamentos contables que rigen en la
legislacioacuten tributaria vigente
Al efectuar la evaluacioacuten de la inversioacuten utilizando los supuestos indicados se puede sentildealar que la implementacioacuten de un SPB evaluado en un horizonte de 20 antildeos genera baja rentabilidad (del orden del 46) y una recuperacioacuten de Capital lenta (142 antildeos) lo que hace poco interesante la inversioacuten (ver Anexo 78)
Sin embargo considerando la generacioacuten de externalidades positivas las que se abordaraacuten con maacutes detalle en el capiacutetulo siguiente se ha considerado pertinente analizar escenarios que contemplen subsidio puacuteblico los que ademaacutes de rentabilizar
66
70 Vacas Antildeo 0 Antildeo 1 Antildeo 2 Antildeo 3 Antildeo 4 Antildeo 5 Antildeo 20Ingresos Ahorro lentildea $420000 $432600 $445578 $458945 $472714 $736473Excedentes $79040 $81411 $83854 $86369 $88960 $138597Beneficios Totales $499040 $514011 $529432 $545314 $561674 $875070 Costos Costo mantencioacuten -$200000 -$206000 -$212180 -$218545 -$225102 -$350701Valor residual $0 $0 $0 $0 $0 $1500000Inversioacuten inicial -$15000000 Subsdio $12692000 Aporte privado (a) -$2308000 Costos Totales -$200000 -$206000 -$212180 -$218545 -$225102 $1149299Flujo Neto -$2308000 $299040 $308011 $317252 $326769 $336572 $2024368Flujo Neto Acumulado $0 $299040 $607051 $924303 $1251072 $1587644 $9535317
Sensibilizacioacuten VANVAN 10 $1040075
VAN 12 $548052
VAN 15 $648
TIR 1500
Para el caso de la lentildea por ser un combustible de menor valor de mercado el aporte de capital maacuteximo efectuado por el inversionista para conseguir una rentabilidad del 15 es de $2308000 y el subsidio puacuteblico debe ser del orden del 85 de la Inversioacuten inicial con lo que se genera una recuperacioacuten del capital privado a los 69 antildeos
En la Tabla siguiente se realiza el ejercicio considerando la evaluacioacuten para la misma lecheriacutea del caso pero asumiendo que se utiliza como combustible a sustituir GLP
Tabla 27 Determinacioacuten del aporte privado y subsidio puacuteblico considerando sustitucioacuten de lentildea (TIR 15)
En el caso del GLP por
tratarse de un combustible
de mayor valor comercial que la
lentildea la sustitucioacuten posee un impacto
mayor en la disminucioacuten de los
costos
socialmente la inversioacuten desde el punto de vista del inversionista privado al disminuir su aporte a la inversioacuten inicial permite incrementar la rentabilidad de su capital y disminuir el periacuteodo de recuperacioacuten del mismo
En virtud de lo anterior y utilizando los mismos paraacutemetros de la evaluacioacuten realizada a continuacioacuten se presentan tres ejercicios de anaacutelisis de la rentabilidad del capital aportado por el inversionista para lo cual se incorporan diferentes niveles de subsidio puacuteblico de manera de hacer maacutes atractiva la inversioacuten privada tanto para casos de sustitucioacuten de lentildea como de GLP por ser combustibles representativos del consumo energeacutetico del segmento de productores analizados
(a) Corresponde al monto de inversioacuten al que el VAN se hace cero o se acerca a este valor
Fuente Elaboracioacuten propia(Ver anexo 78)
67
70 Vacas Antildeo 0 Antildeo 1 Antildeo 2 Antildeo 3 Antildeo 4 Antildeo 5 Antildeo 20Ingresos Ahorro GLP $98895000 $1018619 $1049177 $1080652 $1113072 $1734130Excedentes $79040 $81411 $83854 $86369 $88960 $138597Beneficios Totales $1067990 $1100030 $1133031 $1167022 $1202032 $1872727 Costos Costo mantencioacuten -$200000 -$206000 -$212180 -$218545 -$225102 -$350701Valor residual $0 $0 $0 $0 $0 $1500000Inversioacuten inicial -$15000000 Subsidio $8475000 Aporte privado (a) -$6525000 Costos Totales -$200000 -$206000 -$212180 -$218545 -$225102 $1149299Flujo Neto -$6525000 $867990 $894030 $920851 $948476 $976930 $3022026Flujo Neto Acumulado $0 $867990 $1762020 $2682870 $3631346 $4608277 $24823216
Sensibilizacioacuten VAN VAN 10 $2768871
VAN 12 $1469089
VAN 15 $1683
TIR 1500
Tabla 28 Determinacioacuten del aporte privado y subsidio puacuteblico considerando sustitucioacuten de GLP (TIR 15)
En el caso del GLP por tratarse de un combustible de mayor valor comercial que la lentildea la sustitucioacuten posee un impacto mayor en la disminucioacuten de los costos Esto permite efectuar un aporte de capital maacutes elevado y exigir al proyecto una rentabilidad al capital del 15 lo que para este caso en particular equivale a un aporte privado maacuteximo de $ 6525000 consiguiendo la recuperacioacuten del capital invertido en un periacuteodo de 69 antildeos Para tal efecto se requiere un subsidio puacuteblico miacutenimo del orden del 57 de la inversioacuten Inicial montos inferiores de subsidio generariacutean una rentabilidad del capital inferior al 15 exigido en este ejercicio
(a) Corresponde al monto de inversioacuten al que el VAN se hace cero o se acerca a este valor
Fuente Elaboracioacuten propia(Ver anexo 78)
En el siguiente ejercicio este mismo caso se sensibiliza considerando que existe un de subsidio menor al indicado previamente mostraacutendose la dependencia de este tipo de proyectos a los subsidios puacuteblicos para los SPB considerados en este estudio
68
Tabla 29 Determinacioacuten del aporte privado y subsidio puacuteblico considerando sustitucioacuten de GLP (TIR 10)
70 Vacas Antildeo 0 Antildeo 1 Antildeo 2 Antildeo 3 Antildeo 4 Antildeo 5 Antildeo 20Ingresos Ahorro GLP $98895000 $1018619 $1049177 $1080652 $1113072 $1734130Excedentes $79040 $81411 $83854 $86369 $88960 $138597Beneficios Totales $1067990 $1100030 $1133031 $1167022 $1202032 $1872727 Costos Costo mantencioacuten -$200000 -$206000 -$212180 -$218545 -$225102 -$350701Valor residual $0 $0 $0 $0 $0 $1500000Inversioacuten inicial -$15000000 Subsidio $5708000 Aporte privado (a) -$9292000 Costos Totales -$200000 -$206000 -$212180 -$218545 -$225102 $1149299Flujo Neto -$9292000 $867990 $894030 $920851 $948476 $976930 $3022026Flujo Neto Acumulado $0 $867990 $1762020 $2682870 $3631346 $4608277 $24823216
Sensibilizacioacuten VANVAN 10 $1871
VAN 12 -$1297911
VAN 15 -$2765317
TIR 1000
Al aplicar subsidios menores ademaacutes de incrementarse el aporte de capital privado la rentabilidad sobre el mismo disminuye Asiacute con niveles de subsidio a la inversioacuten inicial del orden del 38 para obtener una rentabilidad del 10 el aporte de capital debe ser de $9292000 extendieacutendose ademaacutes el periodo de recuperacioacuten hasta los 93 antildeos
Por uacuteltimo es necesario sentildealar que la sensibilizacioacuten realizada se acotoacute al tipo de caso sin embargo de acuerdo a experiencias instaladas en la zona sur de Chile este tipo de inversiones se rentabilizan mejor para los tramos de mayor cantidad de vacas donde existe una mayor generacioacuten de excedentes y se posibilita ademaacutes de la sustitucioacuten de energiacutea caloacuterica la generacioacuten de energiacutea eleacutectrica para autoabastecimiento
(a) Corresponde al monto de inversioacuten al que el VAN se hace cero o se acerca a este valor
Fuente Elaboracioacuten propia(Ver anexo 78)
Este tipo de inversiones se
rentabilizan mejor para los tramos de
mayor cantidad de vacas donde
existe una mayor generacioacuten de
excedentes y se posibilita ademaacutes
de la sustitucioacuten de energiacutea caloacuterica
la generacioacuten de energiacutea
eleacutectrica para autoabastecimiento
69
43 Externalidades y consideraciones para la evaluacioacuten social de un SPB
Para efectos de realizar el estudio de valorizacioacuten social o evaluacioacuten social de un proyecto de construccioacuten de un SPB es importante tener en cuenta que existen dos escenarios la situacioacuten sin proyecto y la situacioacuten con proyecto y la metodologiacutea seleccionada para su evaluacioacuten dependeraacute de quien efectuacutee la inversioacuten Si el financiamiento es privado se utilizaraacute la metodologiacutea de Costo-beneficio ahora si el financiamiento es de tipo puacuteblico seriacutea aconsejable realizarlo mediante la metodologiacutea de Costo-eficiencia El estudio social de eacuteste tipo de proyectos requiere de un anaacutelisis acabado distinto de la naturaleza de esta publicacioacuten razoacuten por la cual en este texto se considera de forma descriptiva una serie de externalidades positivas que la instalacioacuten de un SPB genera entre ellas
bull Disminucioacuten de oloresbull Disminucioacuten de vectores (insectos roedores etc)bull Disminucioacuten de la deforestacioacutenbull Menor emisioacuten de gas metano y disminucioacuten del efecto invernaderobull Control de malezasbull Estabilizacioacuten e higienizacioacuten de purines
Toda implementacioacuten de un SPB ademaacutes de generar ahorros energeacuteticos aporta beneficios que se desprenden de la naturaleza misma del proyecto y sus cualidades especiacuteficas bioloacutegicas
431 Disminucioacuten de olores y vectores
La disposicioacuten de los purines en los predios sin tratamiento genera olores que pueden durar varios diacuteas Esto eventualmente dependiendo de la cercaniacutea con poblados y otros predios puede generar problemas de convivencia con la comunidad los cuales podriacutean estar en desacuerdo con las emisiones de malos olores
Esto se debe principalmente a que se trata de materia orgaacutenica putrescible que genera compuestos derivados de la carga de microorganismos patoacutegenos presentes en los purines sin procesar
En base a la experiencia en los SPB que operan actualmente se ha determinado que la disposicioacuten en los campos de los purines tratados disminuyen significativamente los olores en comparacioacuten con purines frescos
432 Sustitucioacuten de lentildea menos deforestacioacuten
Debido a la generacioacuten de energiacutea de un SPB se puede sustituir diversas fuentes energeacuteticas y entre estas la lentildea constituye una fuente de energiacutea usada extensivamente por los pequentildeos agricultores quienes normalmente hacen fuego en calderas que a su vez calientan el agua con la cual realizan las labores de higiene de las herramientas y equipos de ordentildea La equivalencia energeacutetica seriacutea la siguiente
70
Un productor de 70 vacas consume unos 28 msup3 anuales La productividad sustentable de biomasa forestal (nativo) utilizada fue de 145 msup3 por hectaacuterea [28] Por lo tanto ahorrar 28 msup3 equivale a 187 ha de bosque no desforestado El ahorro de no cortar 187 ha equivale a poder vender en el mercado la lentildea ($15000 x 28=$420000) o bien no hacer uso del bosque y conservarlo
433 Menor emisioacuten de gas metano disminucioacuten del efecto invernadero
El uso de SPBs genera que el gas metano contenido en los purines sea procesado dentro de un espacio sellado para su posterior combustioacuten Se disminuyen los gases nocivos al reducir directamente la combustioacuten de lentildea y carboacuten para cocinar calentar agua calefaccionar o iluminar La combustioacuten del biogaacutes contribuye a la mitigacioacuten del calentamiento global ya que el principal constituyente del biogaacutes es el metano el cual su efecto invernadero es 21 veces maacutes contaminante que el dioacutexido de carbono CO2 Su combustioacuten es altamente recomendable pues la transformacioacuten de metano a CO2 en la combustioacuten baja en 21 veces el efecto invernadero por aacutetomo de carbono involucrado 434 Control de malezas
Los purines contienen semillas que no fueron desintegradas en el estoacutemago de los bovinos por lo cual si son dispuestos en las praderas sin procesar en un SPB estas semillas normalmente germinan y distribuyen nuevamente la maleza en el suelo haciendo maacutes difiacutecil el control por parte de los agricultores La presencia de maleza reduce la cantidad de especies nobles en las praderas destinadas a la alimentacioacuten animal disminuyendo su calidad nutritiva Con un SPB estas semillas son decantadas o descompuestas y se reduce casi totalmente su potencial de germinacioacuten final
435 Estabilizacioacuten e higienizacioacuten de purines
El principal peligro de disponer los purines frescos en un terreno agriacutecola son los agentes patoacutegenos que contiene la mezcla Sin embargo el proceso bioloacutegico de un SPB reduce significativamente la carga microbiana y de bacterias dependiendo de la temperatura y tiempo de retencioacuten Esto evita que los mismos animales se enfermen por consumir pasto o agua contaminada
436 Cumplimiento de normas medioambientales
Ante cualquier tipo de fiscalizacioacuten por parte de las autoridades sanitarias correspondientes La utilizacioacuten de un SPB fomenta indiscutiblemente el cumplimiento de las normas medioambientales
Contenido energeacutetico del biogaacutes 55Kwhmsup3 Equivalencia a GLP 1Kwh = 78gr Equivalencia en Petroacuteleo 1Kwh = 01 L Equivalencia en lentildea 1Kwh = 850 Kcal (dependiendo del tipo de bosque y humedad)
Tabla de equivalencia energeacutetica
71
En caso de estar bajo incumplimiento de la norma medioambiental de disposicioacuten de RILES y ser fiscalizado el predio por la autoridad competente las multas pueden llegar hasta los $50000000 (cincuenta millones de pesos)
437 Criterios de evaluacioacuten social
En la evaluacioacuten social de proyectos se identifican tres meacutetodos costo-beneficio costo-eficiencia y costo-efectividad La teacutecnica utilizada dependeraacute del tipo de proyecto y de queacute tan factible sea cuantificar los beneficios Para el anaacutelisis costo-beneficio el principal indicador utilizado es el valor actual neto social que no es otra cosa que el flujo de beneficios y costos sociales traiacutedos a valor presente descontados por la tasa social de descuento donde para la determinacioacuten de beneficios y costos sociales se utilizan los denominados ldquoprecios socialesrdquo La aplicacioacuten de este meacutetodo presupone que es posible identificar y cuantificar todos los beneficios relevantes asociados al proyecto lo que obviamente no es trivial
Es precisamente cuando esto no ocurre que se privilegian otras teacutecnicas aunque estas metodologiacuteas alternativas tambieacuten pueden ser aplicadas en contextos en que simplemente se opta por no medir los beneficios en el entendido que eacutestos de todos modos superaraacuten los costos Una posibilidad es el meacutetodo de costo-eficiencia donde el eacutenfasis se pone en medir adecuadamente el costo de proyectos alternativos con beneficios similares lamentablemente no es frecuente contar con otros proyectos estrictamente comparables lo que limita su aplicacioacuten adecuada y la metodologiacutea de Costo-Efectividad que actualmente no es utilizada en el Sistema Nacional de Inversiones (Agostini y Razmilic 2015)
72
73
Eliana Sotomayor
5 NORMATIVA APLICABLE A PROYECTOS DE GENERACIOacuteN DE BIOGAacuteS
74
El Sistema de Evaluacioacuten de
Impacto Ambiental (SEIA) es un
instrumento de gestioacuten ambiental
de caraacutecter preventivo
En Chile diversos oacuterganos de la Administracioacuten del Estado tienen competencias ambientales que dan lugar a permisos o pronunciamientos que deben ser obtenidos antes de emprender un proyecto de inversioacuten o modificar uno que esteacute en operacioacuten Desde marzo de 1994 existe en el paiacutes la Ley Ndeg 19300 sobre Bases Generales del Medio Ambiente que plantea entre otras cosas un Sistema de Evaluacioacuten de Impacto Ambiental (SEIA) el cual considera una serie de instrumentos de evaluacioacuten de caraacutecter preventivo respecto a las obras que se desarrollan en el territorio y el impacto que estas generan sobre el mismo De estos instrumentos posiblemente los maacutes importantes son el Estudio de Impacto Ambiental (EIA) y la Declaracioacuten de Impacto Ambiental (DIA) cuyas condiciones para el desarrollo de cada uno se sentildealan en el Articulo 10 y 11 de la ley respectivamente [38]
Sin embargo a pesar de toda la normativa vigente existe cierto desconocimiento respecto a si un proyecto o actividad debe someterse o no a dicho Sistema es por ello que se debe realizar previamente una Consulta de Pertinencia La pertinencia es la respuesta del oacutergano administrativo que aclara y determina cuaacutel es el procedimietnto legal para un proyecto Hay dos preguntas claves en materia ambiental La primera si el proyecto debe o no someterse al SEIA La segunda en caso que el proyecto deba ingresar al SEIA si debe hacerlo a traveacutes de una Declaracioacuten o de un Estudio de Impacto Ambiental [39]
Para el caso de sistemas agriacutecolas de menor tamantildeo cuya referencia se hace en este estudio la construccioacuten y funcionamiento de Sistemas Prediales de Biodigestioacuten presentan impactos menores a los que hace referencia el SEIA y generalmente se encuentran asociados a actividades ya existentes de manejo de residuos por lo cual no deben ingresar al SEIA y soacutelo requieran tramitar sus Permisos Ambientales Sectoriales (PAS) a traveacutes de los organismos vinculados a cada permiso
La magnitud de los potenciales impactos que pueda producir una planta de biogaacutes dependeraacute del tipo de sustratos utilizados (tipo de biomasa y su manejo) del tamantildeo de la planta (flujo de sustrato y digestato y cantidades almacenadas) y su cercaniacutea a centros poblados reservas de agua aacutereas protegidas o bienes ambientales en general[5] Es por ello que la normativa de caraacutecter ambiental y los PAS aplicables a un proyecto o actividad especiacutefico deben determinarse caso a caso siendo responsabilidad de cada titular evaluar su aplicacioacuten de acuerdo a las caracteriacutesticas y localizacioacuten del proyecto Para ello se hace fundamental realizar previamente la Consulta de Pertinencia
Sin perjuicio de lo anterior a continuacioacuten se sentildealan los PAS y las normativas ambientales que podriacutean aplicar para proyectos de generacioacuten produccioacuten y distribucioacuten de biogaacutes sentildealados en este estudio
De acuerdo al Nuevo Reglamento SEIA Decreto 402013 Titulo VII De los permisos y pronunciamientos ambientales sectoriales Permisos Ambientales Mixtos se deben considerar pertinentes los siguientes artiacuteculos[40]
- PAS 138 Aguas Servidas (ex PAS 91) Para la construccioacuten reparacioacuten modificacioacuten y ampliacioacuten de cualquier obra puacuteblica o particular destinada a la evacuacioacuten tratamiento o disposicioacuten final de desaguumles aguas servidas de cualquier naturaleza (artiacuteculo 138 RSEIA)
75
- PAS 139 RILEs (ex PAS 90) Para la construccioacuten reparacioacuten modificacioacuten y ampliacioacuten de cualquier obra puacuteblica o particular destinada a la evacuacioacuten tratamiento o disposicioacuten final de residuos industriales o mineros (artiacuteculo 139 RSEIA)
- PAS 140 Residuos (ex PAS 93) Para la construccioacuten reparacioacuten modificacioacuten y ampliacioacuten de cualquier planta de tratamiento de basuras y desperdicios de cualquier clase o para la instalacioacuten de todo lugar destinado a la acumulacioacuten seleccioacuten industrializacioacuten comercio o disposicioacuten final de basuras y desperdicios de cualquier clase (artiacuteculo 140 RSEIA)
En cuanto a las normativas ambientales pertinentes a proyectos de generacioacuten de biogaacutes en este estudio se consideran las siguientes
- Norma Chilena sobre Plantas de Digestioacuten Anaeroacutebica - Disentildeo y Operacioacuten (PRNCh3381) a mayo del 2016 se encuentra en proceso de estudio por parte del comiteacute teacutecnico Esta norma establece una clasificacioacuten para las plantas de digestioacuten anaeroacutebica de acuerdo a
- Tipo de materia prima [5] Materias primas de residuos de animales que requieren proceso de higienizacioacuten Materias primas provenientes de residuos vegetales que no requieren proceso de higienizacioacuten
- Tipo de fermentacioacuten empleada
Fermentacioacuten seca los procesos de fermentacioacuten seca generan biogaacutes y el digestato que puede ser aplicado como mejorador de suelos
Fermentacioacuten liacutequida Los procesos de fermentacioacuten liacutequida generan junto con el biogaacutes un efluente que se debe descargar al alcantarillado o a aguas superficiales Ademaacutes determina el tamantildeo de la planta Pequentildeas plantas de digestioacuten anaeroacutebica con una potencia instalada menor o igual a 60kw Plantas medianas de digestioacuten anaeroacutebica con una potencia instalada mayor a 60kw y menor o igual a 300kw Grandes plantas de digestioacuten anaeroacutebica con una capacidad instalada mayor a 300kw
- Norma Teacutecnica de Calidad del Digestato (NCh33752015) La norma sobre disentildeo y operacioacuten de plantas de digestioacuten anaeroacutebica establece que es indispensable para su aplicacioacuten el reconocimiento de esta norma Su vigencia se inicia el 27082015 y tiene por objetivo establecer los requisitos de calidad de los productos obtenidos a partir del proceso de digestioacuten anaeroacutebica (digestato) para su aplicacioacuten en suelos y el tipo de sustrato que puede ser sometido a eacuteste proceso
En cuanto a la seguridad de instalaciones de biogaacutes actualmente no existe una normativa oficial en Chile hasta la fecha soacutelo se ha presentado un documento a consulta puacuteblica para la aprobacioacuten del reglamento Este reglamento espera ser promulgado el 2017 y establece los requisitos miacutenimos de seguridad que deberaacuten cumplir las instalaciones de biogaacutes cuya produccioacuten es con fines energeacuteticos en las etapas de disentildeo construccioacuten operacioacuten mantenimiento reparacioacuten modificacioacuten
Norma Teacutecnica de Calidad
del Digestato (NCh33752015)
La norma sobre disentildeo y operacioacuten de plantas
de digestioacuten anaeroacutebica
establece que es indispensable
para su aplicacioacuten el
reconocimiento de eacutesta
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inspeccioacuten y teacutermino definitivo de operaciones En este documento auacuten en traacutemite de aprobacioacuten se expresa la distancia miacutenima que debe existir entre las edificaciones y equipos Determina tambieacuten los paraacutemetros de seguridad de acuerdo al tamantildeo de las instalaciones el cual se encuentra definido en la normativa respectiva (PRNCh3381) Ademaacutes establece que en el disentildeo y construccioacuten se debe tener en cuenta el uso de materiales adecuados para el manejo del biogaacutes la proteccioacuten de tuberiacuteas la limpieza del gas y la hermeticidad del proceso entre otros [31]
Finalmente se describen los procedimientos para determinar la composicioacuten del gas donde el porcentaje miacutenimo vv de metano es de 50 Ademaacutes se indica que se debe mantener registro de las composiciones y documentacioacuten de respaldo Tambieacuten el reporte de accidentes e incidentes que se debe realizar en a lo menos 24 hr donde se solicita un informe con un plazo de 30 diacuteas para instalaciones medianas y grandes [30]
Cabe destacar que estas medidas de seguridad estaacuten en proceso de modificacioacuten por lo que es indispensable determinar la normativa actualizada por cumplir en el momento que se realice el proyecto de biogaacutes ademaacutes de tener en cuenta que en Chile se estaacute en proceso de desarrollo de la normativa En la tabla 30 a continuacioacuten se revisan algunas de las especificaciones legales que actualmente son aplicables a proyectos de biogaacutes [31]
77
Tabla 30 Especificaciones legales que actualmente son aplicables a proyectos de biogaacutes
Etapa de produccioacuten
Produccioacuten
Almacenamiento
Tratamiento depuracioacuten
Transporte-distribucioacuten
Uso en instalaciones fijas
Existente aplicableLey 18410 (Gasobtencioacuten y produccioacuten distribucioacuten de energiacutea eleacutectrica) DFL 3231931 (Ley de servicios de Gas) Art 41 Art 48 1357 y 8 Art 53 sanciones Art55 (medidas cautelares de seguridad) DSS 59499 (condiciones sanitarias y ambientales de trabajo)
Ley 18410 (Gasobtencioacuten y produccioacuten distribucioacuten de energiacutea eleacutectrica) DSE 672004 (Reglamento de servicio de gas de red) DSS-59499 (condiciones sanitarias y ambientales de trabajo)
DSS 59499 (condiciones sanitarias y ambientales de trabajo)
DSE-2802009 (Reglamento de seguridad para el transporte y distribucioacuten de gas de red) DSE 672004 (Reglamento de servicio de gas de red) DSS 59499 (Condiciones sanitarias y ambientales de trabajo)
DSE-19195 (Reglamento de instaladores de gas) DSE-29805 (reglamento para la certificacioacuten de productos eleacutectricos y combustibles) OC-643302 DSS 59499 (Condiciones sanitarias y ambientales de trabajo)
DST-21191 (Normas sobre emisiones de vehiacuteculos motorizados Livianos) DST 5494 (Normas de emisioacuten aplicables a vehiacuteculos motorizados medianos) NCh 3213 Of 2010 (biometano ndash especificaciones) DSS 59499 (condiciones sanitarias y ambientales de trabajo)
Normativa auacuten sin referenciar al biogaacutesDFL 32331 Art 10 (ubicacioacuten plantas y gasoacutemetros)
DFL 32331 Art 10 (ubicacioacuten plantas y gasoacutemetros)
NCh2264Of2009 (Gas natural - especificaciones) NCh 3213Of2010 (biometano ndash especificaciones)
DSE-662007 (Reglamento de instalaciones interiores y medidores de gas) RE 207609 (Protocolos para la certificacioacuten inspeccioacuten perioacutedica y verificacioacuten de la conversioacuten de instalaciones interiores de gas) RE-125009 (Procedimiento para la autorizacioacuten y control de entidades de certificacioacuten de instalaciones interiores de Gas)RE-36808 (Declaracioacuten de instalacioacuten de centrales teacutermicas)
DST-5588 (Normas de emisioacuten aplicables a vehiacuteculos motorizados pesados) DST-21191(Normas sobre emisiones de Vehiacuteculos motorizados livianos) RE-6500 (Certificacioacuten de vehiacuteculos a gas Subsecretariacutea de Transporte)
Uso en vehiacuteculos motorizados
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79
6 CONCLUSIONES GENERALES
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Del presente estudio exploratorio se desprende que el potencial para generar biogaacutes con residuos orgaacutenicos del sector agropecuario en la Regioacuten de los Riacuteos es auspicioso y representa una oportunidad para aportar y al mismo tiempo diversificar la matriz energeacutetica de la regioacuten asiacute como para contribuir en la gestioacuten de residuos del sector avanzando en las metas regionales de sustentabilidad
La produccioacuten de biogaacutes constituye para la regioacuten una alternativa teacutecnica y socialmente valiosa como solucioacuten a la dependencia en el uso de combustibles foacutesiles y del recurso bosque nativo para la obtencioacuten de lentildea Existen hoy en diacutea proyectos exitosos en desarrollo y alternativas tecnoloacutegicas que funcionan dentro de las condiciones ambientales de la Regioacuten adaptaacutendose a los requerimientos y capacidad de los distintos recursos disponibles e instalaciones agropecuarias existentes
De acuerdo a las estimaciones realizadas en el presente estudio la digestioacuten anaeroacutebica de residuos de la agroindustria de la regioacuten presenta un potencial de produccioacuten de biogaacutes cercano a los 403 millones de msup3antildeo equivalentes a 242000 GWh de energiacutea bruta
Los principales sustratos corresponden a 53 la industria del queso (suero) 23 a lecheriacuteas (purines) y 18 a ferias ganaderas (estieacutercol-puriacuten)
En teacuterminos de la sustitucioacuten de energiacutea caloacuterica en base a lentildea la generacioacuten de calor potencial equivale al calor entregado por 104500 msup3 de lentildea (usando eficiencia de estufa de doble caacutemara) o bien a 18000 toneladas de gas licuado Esto es significativo dado que equivale al 6 del consumo actual de lentildea en la Regioacuten de Los Riacuteos
Respecto a la generacioacuten de energiacutea eleacutectrica y considerando el total teoacuterico regional correspondiente al 100 del biogaacutes utilizado en sistemas de cogeneracioacuten el potencial eleacutectrico maacuteximo corresponderiacutea a 80600 MWh o el equivalente a una potencia constante de 92 MW lo que equivale al 146 del consumo regional Esta cogeneracioacuten entregariacutea 96700 GWh como calor residual aprovechable
Conclusiones
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En relacioacuten al potencial de cambios tecnoloacutegicos innovadores la adopcioacuten de biodigestores domiciliarios en el territorio rural en conjunto con el uso de cocinas a biogaacutes especialmente en el aacutembito de la agricultura familiar campesina se vislumbra como una prometedora tecnologiacutea que podriacutea disminuir de manera importante la demanda de lentildea GLP o electricidad para cocinar permitiendo mejorar ciertos estaacutendares de comodidad y al mismo tiempo optimizar la gestioacuten de residuos orgaacutenicos tanto agropecuarios como domeacutesticos ademaacutes de su contribucioacuten a la conservacioacuten del bosque nativo
Respecto a las externalidades positivas no fue posible cuantificarlas por falta de informacioacuten y estudios regionales al respecto sin embargo se mencionan y describen como parte de este estudio Aun asiacute se destaca la importancia de avanzar en la estimacioacuten del impacto social y ambiental para favorecer su aprobacioacuten por parte de la comunidad rural y los tomadores de decisiones involucrados
Bajo las condiciones y valores de inversioacuten actual (que no considera las externalidades positivas) y seguacuten el anaacutelisis econoacutemico realizado a 20 antildeos no resulta econoacutemicamente atractivo la instalacioacuten de un SPB en los distintos segmentos estudiados De acuerdo al anaacutelisis realizado y en consideracioacuten a las externalidades identificadas las alternativas analizadas sugieren escenarios donde se justificariacutea la aplicacioacuten de subsidios Sin embargo se requiere profundizar dichos anaacutelisis considerando las diversas situaciones productivas y tecnoloacutegicas existentes asiacute como diferentes opciones de financiamiento tales como postulacioacuten a proyectos programas o subsidios puacuteblicos de asociaciones gremiales incentivos asociativos entre otros
Finalmente el resultado de este estudio permitiraacute a agricultores teacutecnicos y profesionales del aacutembito puacuteblico y privado contar con un documento de consulta que contiene informacioacuten detallada del potencial de biogaacutes disponible a partir de los residuos generados por la actividad agroindustrial en la regioacuten abriendo importantes posibilidades a la generacioacuten de energiacutea limpia no contaminante y de mayor eficiencia energeacutetica con el consiguiente aporte al desarrollo sustentable de la actividad agropecuaria en la Regioacuten de Los Riacuteos
82
7 ANEXOS
71 Anaacutelisis comparativo entre puriacuten crudo y digestadoComparacioacuten de contenido nutricional
A continuacioacuten se presenta un anaacutelisis comparativo del contenido nutricional de purines previo y posterior al paso por un biodigestor
Anaacutelisis del puriacuten sin biodigestioacuten
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Anaacutelisis del puriacuten con biodigestioacuten
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72 Anaacutelisis de residuos de fosas seacutepticas tratados con biodigestioacutenA continuacioacuten se presenta un anaacutelisis de un digestato cuya biomasa de entrada incluyoacute aguas servidas Puede apreciarse que los patoacutegenos se encuentran disminuidos estando por debajo del liacutemite de deteccioacuten
85
Paraacutemetro Flujo residuos sup1 Total sup2 Total sup2 (msup3 diacutea sup1 ) (kg MS diacutea sup1 ) (ton MS antildeo sup1 ) DBO5 2064 75327Soacutelidos Suspendidos 650 1194 436Aceites y Grasas 407 149TOTAL 1601 585
73 Caacutelculo de potenciales de biomasa y energiacutea731 Datos referenciados
Tabla 31 Potencial de produccioacuten de biogaacutes por animal [32]
Sustrato MS ()[33] MOS()[34] Rdto biogaacutes (msup3t MOS] [34] Contenido CH4 (vol )[34]
Suero 6 80 95 800 950 60 80
Tabla 32 Materia seca materia orgaacutenica rendimiento de biogaacutes y contenido de metano para el suero de leche
Tabla 33 Generacioacuten diaria y anual de residuos en materia seca expresados en kg por diacutea y toneladas por antildeo para FRIVAL
Fuente sup1Datos presentados por la planta en el SEIA (2005) y 2Altaner (2009)
Fuente Elaboracioacuten propia
Fuente Deublein D and Steinhauser A (eds) (2008) Gas Preparation in Biogas from Waste and Renewable Resources An Introduction Wiley-VCH Verlag GmbH amp Co KGaA Weinheim Germany doi 1010029783527621705ch3f
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Tabla 34 Valores de DBO5 soacutelidos suspendidos totales y aceites y grasas presentes en los RILes generados en la planta FRIVAL
Paraacutemetro Promedio ponderado (mg L sup1 ) Promedio ponderado (kg mmacrsup3 ) Carga maacutexima diaria (kg diacutea )DBO5 3175 3175 1515Soacutelidos Suspendidos 1837 1837 876Aceites y Grasas 626 0626 299
Paraacutemetro Flujo residuos sup1 Total sup2 Total sup2 (msup3 antildeo sup1) (kg antildeo sup1) (ton antildeo sup1)Soacutelidos Suspendidos 12031 22101 221Aceites y Grasas 7531 75TOTAL 29632 296
Fuente SEIA (2005)
Tabla 35 Volumen y materia seca de residuos generados por planta FRIGOBAL al antildeo
Fuente sup1 Vermehren [19] en base a SISS (2012) y sup2 Declaracioacuten de impacto ambiental planta FRIVAL [24]
732 Encuestas y entrevistas a actores relevantes
Se realizaron encuestas y entrevistas a productores de los rubros analizados con el propoacutesito de conocer la capacidad de generacioacuten de residuos y la demanda energeacutetica de sus procesos productivos
Ademaacutes se realizaron entrevistas formales a los expertos de diferentes sectores tanto empresas consultores privados sector acadeacutemico e instituciones gubernamentales entre otras que permitieron tener una visioacuten global de los diferentes sistemas productivos analizados en este estudio
733 Encuesta productores de leche (Segmento de 0-10 vacas en ordentildea)
Predio 1
El predio se encuentra ubicado en el sector de Choroico a 14 km de la comuna de Riacuteo Bueno La superficie total es de 10 heacutectareas de las cuales 7 corresponden a la unidad de negocio lecheriacutea y 3 son destinadas a la crianza de terneros La empresa cuenta con un equipo de ordentildea de 2 unidades no posee liacutenea de leche y no posee estanque enfriador Entrega en tarro
La raza predominante es Overo Colorado posee 8 vacas masas 5 vacas en ordentildea y 3 vacas secas Realiza dos ordentildeas al diacutea Los meses de mayo a septiembre no ordentildea Durante la temporada 2014 entregoacute 7300 litros de leche Las vacas estaacuten en promedio 3 horas en el patio de espera
Predio 2
El predio se encuentra ubicado en el sector de Cayurruca a 24 km de la comuna de Riacuteo Bueno La superficie total es de 20 hectaacutereas siendo la totalidad de la superficie destinada al rubro de leche 15 hectaacutereas corresponden a la unidad de negocio lecheriacutea y 5 corresponden a la unidad de negocio crianza La empresa cuenta con un equipo de ordentildea de 2 unidades no posee liacutenea de leche y cuenta con un estanque enfriador de 650 litros Realiza dos ordentildeas al diacutea
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La raza predominante del rebantildeo es Overo Negro y Holstein fresian El total de vaca masa es de 16 y tiene en ordentildea un promedio anual de 8 Posee 4 vacas secas
Durante la temporada 2014 Bruno entregoacute 35946 litros a planta No ordentildeoacute durante los meses de julio y agosto Las vacas estaacuten en promedio 4 horas en el patio de espera No tiene pozo purinero
734 Encuesta productores de leche (Segmento de 10-25 vacas en ordentildea)
Predio 1El predio se encuentra ubicado en el sector de Choroico a 20 kiloacutemetros de la comuna de Riacuteo Bueno La superficie total del predio es de 39 hectaacutereas de las cuales 20 estaacuten destinadas al rubro de la leche De eacutestas 13 hectaacutereas corresponden a la unidad de negocio lecheriacutea y 7 a la unidad de negocio crianza La empresa cuenta con un equipo de ordentildea de 2 unidades no posee liacutenea de leche y no posee tanque enfriador La sentildeora Alicia entrega leche en tarro
La raza de su rebantildeo es Overo Negro y Overo Colorado El total de vacas masas es de 29 y tiene un promedio de 24 vacas en ordentildea En promedio al antildeo tiene 6 vacas secas y 19 terneros Realiza 2 ordentildeas Durante la temporada 2014 la sentildeora Alicia comercializoacute un total de 78720 litros de leche En promedio las vacas estaacuten 4 horas en el patio de espera
Predio 2El predio se encuentra ubicado en el sector de Futahuente a 50 kiloacutemetros de la ciudad de Riacuteo Bueno La superficie total del predio es de 21 hectaacuterea de las cuales 15 corresponden a la unidad de negocio lecheriacutea y 5 a la unidad crianza La empresa cuenta con un equipo de ordentildea de 4 unidades posee liacutenea de leche y estanque enfriador de 570 litros
La raza predominante del rebantildeo lechero es Jersey Overo Negro y Overo Colorado El total de vacas masa son 20 en ordentildea tiene 16 y 4 vacas secas en promedio al antildeo
Realiza dos ordentildeas La produccioacuten de leche durante la temporada 2014 fue de 76830 litros En promedio las vacas estaacuten 4 horas en el patio de espera
735 Encuesta productores de leche (Segmento de 50-100 vacas en ordentildea)
Predio 1El predio se encuentra ubicado en el sector de Folilco a 35 kiloacutemetros de la comuna de Riacuteo Bueno La superficie total es de 342 hectaacutereas propias y 26 arrendadas
La superficie destinada al rubro de leche es de 602 hectaacutereas de las cuales 442 corresponden a la unidad de negocio lecheriacutea y 16 a la unidad de negocio crianza La empresa cuenta con un equipo de ordentildea de 6 unidades posee liacutenea de leche y estanque enfriador de 2400 litros
La raza predominante del rebantildeo lechero es Overo Colorado El total de vacas masa es de 117 de las cuales 84 estaacuten en ordentildea El nuacutemero de vacas secas en promedio son 31 Las vacas se encuentran en el patio de espera 4 horas aproximadamente Siacute posee pozo purinero
88
74 Encuesta ferias de ganado741 Encuesta Tattersall de Riacuteo Bueno
bull Capacidad maacutexima de cabezas en la feria 2500 cabezas promediobull Cantidad promedio de cabezas que existen en un determinado tiempo en el recinto Esta informacioacuten aparece en la paacutegina
web de la feria
bull Porcentaje de tipo de animales (vaquilla novillo bueyes etc) en un determinado periacuteodo de tiempo Esta informacioacuten aparece en la paacutegina web de la feria
bull Permanencia promedio de animales en el recinto Los animales pueden permanecer simplemente 2 a 3 horas como miacutenimo y como maacuteximo 48 horas Pero lo normal es que el animal se encuentre en el recinto aproximadamente 24 horas
742 Procedimiento para deshacerse de los desechos (bostas y purines)
bull Bostas Despueacutes de ponerle aserriacuten a los corrales las bostas son extraiacutedas con pala y trasladadas con carretilla a un lugar especiacutefico del recinto para que luego semanalmente sean trasladadas a Curarrehue
bull Purines (Juan Carrasco) Los purines despueacutes del manguereo y tambieacuten con ayuda de la pendiente llegan a los desaguumles los cuales estaacuten proacuteximos a los corrales para posteriormente ser conducidos a una planta procesadora que realiza un filtrado separando los soacutelidos de los liacutequidos Los soacutelidos son trasladados al recinto donde son acumuladas las bostas y los liacutequidos caen en el alcantarillado
743 Cantidad promedio de desechos (bostas y purines) en un determinado tiempo
bull Desechos soacutelidos Potencialmente 4000 Kg a 6000kg
bull Desechos liacutequidos No tienen cifras especiacuteficas ya que son desprendidos en el alcantarillado
744 Encuesta FEGOSA Paillaco (Carlos Rocha)
bull Capacidad maacutexima de cabezas en la feria 1700 cabezas promedio
bull Cantidad promedio de cabezas que existen en un determinado periodo de tiempo en el recinto Esta informacioacuten aparece en la paacutegina web de la feria
bull Porcentaje de tipo de animales (vaquilla novillo bueyes etc) en un determinado periodo de tiempo Esta informacioacuten aparece en la paacutegina web de la feria
bull Permanencia promedio de animales en el recinto Los animales pueden irse de inmediato o permanecer como maacuteximo 48 horas Pero lo normal es que el animal se encuentre en el recinto aproximadamente 24 horas
745 Procedimiento para deshacerse de los desechos (bostas y purines)
bull Bostas Despueacutes de ponerle aserriacuten a los corrales las bostas son extraiacutedas con pala y trasladadas con carretilla a un lugar especiacutefico del recinto para que luego semanalmente sean trasladadas a Curarrehue
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bull Purines Los purines despueacutes del manguereo y tambieacuten con ayuda de la pendiente llegan a los desaguumles los cuales estaacuten proacuteximos a los corrales Posteriormente son conducidos a 2 pozos purineros de capacidad de 10000 litros cada uno Una vez llenos son traslados por un camioacuten de FEROSOR a una planta procesadora en Puerto Montt
746 Cantidad promedio de desechos (bostas y purines) en un determinado tiempo
bull Desechos soacutelidos Potencialmente 3000 Kg a 4000kg bull Desechos purines Potencialmente 20000 litros entre 1 a 2 semanas tendriacutea que ser trasladado por FEROSOR
75 Entrevista criaderos de aves751 Agriacutecola y aviacutecola ciudad de Valdivia La Aviacutecola se dedica a la venta de insumos agriacutecolas y a la venta de aves de carne y ponedoras El criadero se encuentra ubicado en las dependencias comerciales de la aviacutecola La capacidad maacutexima del recinto es de aproximadamente 2000 aves El mayor porcentaje de su produccioacuten estaacute orientado a la venta de pollos Broiler los que promedian el 80 del total Ademaacutes se comercializan gallinas y patos los cuales promedian 12 y 8 respectivamente
El mayor problema que presenta la aviacutecola en el proceso productivo es la calefaccioacuten de la sala donde se mantienen las aves El duentildeo de la empresa sentildeala que cuando iniciaron el negocio se usaban laacutemparas incandescentes a petroacuteleo pero con los antildeos las nuevas tecnologiacuteas y el cambio en la valorizacioacuten de los combustibles ha favorecido el uso de la calefaccioacuten en base a energiacutea eleacutectrica Actualmente el costo promedio mensual en electricidad para calefaccionar la sala de mantenimiento de las aves fluctuacutea entre los $400000 a los $500000 pesos
La empresa proyecta establecer caacutemaras incubadoras por lo cual estima que su consumo de energiacutea eleacutectrica aumentaraacute en un 20
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76 Entrevista productores de quesoNelson Pizarro Lago Ranco sector Huaimen (Ayudante del productor Juan Pizarro)
Sectores de ventaEn ferias de Corral Valdivia y Lago Ranco
Precio de venta del queso$4400kiloiquestSe dedica soacutelo a la produccioacuten de quesoSolamente queseriacuteaiquestCompra la leche o tiene sus propias vacasCompro la leche trabajando aproximadamente 1200 litros diariosiquestCuantos kilos de queso produce en un determinado tiempo150 kg ndash 140 kg de queso diario (15 quesos)iquestCuantos litros de suero produce en un determinado tiempo8 litros por kilo de quesoiquestDiariamente se produce 800-900 litros de sueroSe desprende aproximadamente el 80 del total de la lecheiquestLa calidad de la leche afecta a la produccioacuten de sueroSiacute afecta Cuando la leche es maacutes gruesa se desprende entre un 60 a un 70 del total de la lecheNatalia Unioacuten Lago Ranco sector CayurrucaSectores de ventaEn ferias de Valdivia y Lago Ranco
Precio de venta del queso$3500kiloiquestSoacutelo se dedica a la produccioacuten de quesoSolamente queseriacuteaiquestCompra la leche o tiene sus propias vacasCompro la leche trabajando aproximadamente 800 litros diariosiquestCuaacutentos kilos de queso produce en un determinado tiempo90 kg a 100 kg de queso diario (10 quesos)iquestCuaacutentos litros de suero produce en un determinado tiempo8 a 9 litros por kilo de quesoiquestDiariamente se produce 500 a 600 litros de sueroSe desprende aproximadamente entre 80 iquestLa Calidad de la leche afecta a la produccioacuten de sueroSi afecta cuando la leche es maacutes gruesa se desprende un 70 del total de la leche
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77 Encuesta industria cervezaSe realizaron entrevistas a 4 cerveceriacuteas artesanales de la Regioacuten todas localizadas en Valdivia Las cerveceriacuteas fueron
bull Cuello Negrobull 3 Puentesbull JBellobull El Growler
En general la entrevista recopiloacute los datos teacutecnico-productivos necesarios para la estimacioacuten del potencial de produccioacuten de biogaacutes de cada cerveceriacutea Adicionalmente se consultoacute sobre los planes de expansioacuten y la visioacuten de crecimiento del sector en el corto y mediano plazo
Al respecto Cerveza Cuello Negro pretende duplicar su produccioacuten en un plazo de aproximadamente dos antildeos El resto de las cerveceriacuteas consultadas si bien expresaron intensiones y visioacuten optimista respecto de su expansioacuten no especificaron metas o cantidades
Consultadas sobre su visioacuten acerca del potencial de crecimiento del sector cervecero artesanal Cristiaacuten Olivares de Cuello Negro afirmoacute que es virtualmente indefinido ldquoLa cerveza artesanal considerando Kunstmann y Kross acapara aproximadamente un 2 del mercado Considerando que en USA es del 15 la posibilidades de crecimiento son muy grandesrdquo destacoacute Misma opinioacuten expresoacute Javier Bello de Cerveza JBello ldquoLa cerveceriacutea artesanal tiene mucho potencial le estaacute quitando volumen a la cerveceriacutea industrial que hoy tiene maacutes del 90 del mercado Asiacute que son miles y miles de litrosrdquo enfatizoacute el emprendedor Finalmente Joel Driver de Cerveceriacutea El Growler tambieacuten considera que el potencial de crecimiento es enorme ldquoEn USA hay cerveceriacuteas artesanales que producen 20 veces lo que produce Kunstmann El mercado de USA igual es gigante pero aquiacute falta mucho todaviacutea tanto en la Regioacuten como en el paiacutes En ese sentido considerando el bajo porcentaje de las artesanales en el mercado de las cervezas cuesta mucho ponerse un liacutemiterdquo explicoacute
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Tabla 36
Sensibilizacioacuten VANVAN 10 -$5706129VAN 12 -$7005911VAN 15 -$8473317TIR 460
Fuente Elaboracioacuten propia
Caso 70 Vacas Antildeo 0 Antildeo 1 Antildeo 2 Antildeo 3 Antildeo 4 Antildeo 5 Antildeo 6 Antildeo 7 Antildeo 8 Antildeo 9 Antildeo 10 Antildeo 11 Antildeo 12 Antildeo 13 Antildeo 14 Antildeo 15 Antildeo 16 Antildeo 17 Antildeo 18 Antildeo 19 Antildeo 20Ingresos Ingresos Ahorro lentildea $420000 $432600 $445578 $458945 $472714 $486895 $501502 $516547 $532043 $548005 $564445 $581378 $598820 $616784 $635288 $654346 $673977 $694196 $715022 $736473Excedentes $79040 $81411 $83854 $86369 $88960 $91629 $94378 $97209 $100126 $103129 $106223 $109410 $112692 $116073 $119555 $123142 $126836 $130641 $134560 $138597Beneficios Totales $499040 $514011 $529432 $545314 $561674 $578524 $595880 $613756 $632169 $651134 $670668 $690788 $711512 $732857 $754843 $777488 $800813 $824837 $849582 $875070 Costos Costo mantencioacuten -$200000 -$206000 -$212180 -$218545 -$225102 -$231855 -$238810 -$245975 -$253354 -$260955 -$268783 -$276847 -$285152 -$293707 -$302518 -$311593 -$320941 -$330570 -$340487 -$350701Valor residual $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $1500000Inversioacuten inicial -$15000000 Subsdio $12692000 Aporte privado -$2308000 Costos Totales -$200000 -$206000 -$212180 -$218545 -$225102 -$231855 -$238810 -$245975 -$253354 -$260955 -$268783 -$276847 -$285152 -$293707 -$302518 -$311593 -$320941 -$330570 -$340487 $1149299Flujo Neto -$2308000 $299040 $308011 $317252 $326769 $336572 $346669 $357069 $367781 $378815 $390179 $401885 $413941 $426360 $439150 $452325 $465895 $479871 $494268 $509096 $2024368Flujo Neto Acumulado $0 $299040 $607051 $924303 $1251072 $1587644 $1934313 $2291383 $2659164 $3037979 $3428158 $3830043 $4243985 $4670344 $5109494 $5561819 $6027714 $6507585 $7001853 $7510948 $9535317
Caso 70 Vacas Antildeo 0 Antildeo 1 Antildeo 2 Antildeo 3 Antildeo 4 Antildeo 5 Antildeo 6 Antildeo 7 Antildeo 8 Antildeo 9 Antildeo 10 Antildeo 11 Antildeo 12 Antildeo 13 Antildeo 14 Antildeo 15 Antildeo 16 Antildeo 17 Antildeo 18 Antildeo 19 Antildeo 20Ingresos Ahorro GLP $98895000 $1018619 $1049177 $1080652 $1113072 $1146464 $1180858 $1216284 $1252772 $1290355 $1329066 $1368938 $1410006 $1452306 $1495876 $1540752 $1586974 $1634584 $1683621 $1734130Excedentes $79040 $81411 $83854 $86369 $88960 $91629 $94378 $97209 $100126 $103129 $106223 $109410 $112692 $116073 $119555 $123142 $126836 $130641 $134560 $138597Beneficios Totales $1067990 $1100030 $1133031 $1167022 $1202032 $1238093 $1275236 $1313493 $1352898 $1393485 $1435289 $1478348 $1522698 $1568379 $1615431 $1663894 $1713810 $1765225 $1818181 $1872727 Costos Costo mantencioacuten -$200000 -$206000 -$212180 -$218545 -$225102 -$231855 -$238810 -$245975 -$253354 -$260955 -$268783 -$276847 -$285152 -$293707 -$302518 -$311593 -$320941 -$330570 -$340487 -$350701Valor residual $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $1500000Inversioacuten inicial -$15000000 Subsidio $5708000 Aporte privado -$9292000 Costos Totales -$200000 -$206000 -$212180 -$218545 -$225102 -$231855 -$238810 -$245975 -$253354 -$260955 -$268783 -$276847 -$285152 -$293707 -$302518 -$311593 -$320941 -$330570 -$340487 $1149299Flujo Neto -$9292000 $867990 $894030 $920851 $948476 $976930 $1006238 $1036425 $1067518 $1099544 $1132530 $1166506 $1201501 $1237546 $1274673 $1312913 $1352300 $1392869 $1434655 $1477695 $3022026Flujo Neto Acumulado $0 $867990 $1762020 $2682870 $3631346 $4608277 $5614515 $6650941 $7718459 $8818003 $9950533 $11117039 $12318540 $13556086 $14830759 $16143671 $17495971 $18888841 $20323496 $21801191 $24823216
Sensibilizacioacuten VANVAN 10 $1040075VAN 12 $548052VAN 15 $648TIR 1500
Sensibilizacioacuten VANVAN 10 $1871VAN 12 -$1297911VAN 15 -$2765317TIR 1000
FLUJO FINANCIERO SIN SUBSIDIO EN BASE A GLP
FLUJO FINANCIERO CON SUBSIDIO (85) EN BASA A LENtildeA
Caso 70 Vacas Antildeo 0 Antildeo 1 Antildeo 2 Antildeo 3 Antildeo 4 Antildeo 5 Antildeo 6 Antildeo 7 Antildeo 8 Antildeo 9 Antildeo 10 Antildeo 11 Antildeo 12 Antildeo 13 Antildeo 14 Antildeo 15 Antildeo 16 Antildeo 17 Antildeo 18 Antildeo 19 Antildeo 20Ingresos Ahorro GLP $98895000 $1018619 $1049177 $1080652 $1113072 $1146464 $1180858 $1216284 $1252772 $1290355 $1329066 $1368938 $1410006 $1452306 $1495876 $1540752 $1586974 $1634584 $1683621 $1734130Excedentes $79040 $81411 $83854 $86369 $88960 $91629 $94378 $97209 $100126 $103129 $106223 $109410 $112692 $116073 $119555 $123142 $126836 $130641 $134560 $138597Beneficios Totales $1067990 $1100030 $1133031 $1167022 $1202032 $1238093 $1275236 $1313493 $1352898 $1393485 $1435289 $1478348 $1522698 $1568379 $1615431 $1663894 $1713810 $1765225 $1818181 $1872727 Costos Costo mantencioacuten -$200000 -$206000 -$212180 -$218545 -$225102 -$231855 -$238810 -$245975 -$253354 -$260955 -$268783 -$276847 -$285152 -$293707 -$302518 -$311593 -$320941 -$330570 -$340487 -$350701Valor residual $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $1500000Inversioacuten inicial -$15000000 Subsidio $0 Aporte privado -$15000000 Costos Totales -$200000 -$206000 -$212180 -$218545 -$225102 -$231855 -$238810 -$245975 -$253354 -$260955 -$268783 -$276847 -$285152 -$293707 -$302518 -$311593 -$320941 -$330570 -$340487 $1149299Flujo Neto -$15000000 $867990 $894030 $920851 $948476 $976930 $1006238 $1036425 $1067518 $1099544 $1132530 $1166506 $1201501 $1237546 $1274673 $1312913 $1352300 $1392869 $1434655 $1477695 $3022026Flujo Neto Acumulado $0 $867990 $1762020 $2682870 $3631346 $4608277 $5614515 $6650941 $7718459 $8818003 $9950533 $11117039 $12318540 $13556086 $14830759 $16143671 $17495971 $18888841 $20323496 $21801191 $24823216
FLUJO FINANCIERO PRIVADO CON SUBSIDIO (38) EN BASE A GLP
78 Anaacutelisis Econoacutemico
93
Caso 70 Vacas Antildeo 0 Antildeo 1 Antildeo 2 Antildeo 3 Antildeo 4 Antildeo 5 Antildeo 6 Antildeo 7 Antildeo 8 Antildeo 9 Antildeo 10 Antildeo 11 Antildeo 12 Antildeo 13 Antildeo 14 Antildeo 15 Antildeo 16 Antildeo 17 Antildeo 18 Antildeo 19 Antildeo 20Ingresos Ingresos Ahorro lentildea $420000 $432600 $445578 $458945 $472714 $486895 $501502 $516547 $532043 $548005 $564445 $581378 $598820 $616784 $635288 $654346 $673977 $694196 $715022 $736473Excedentes $79040 $81411 $83854 $86369 $88960 $91629 $94378 $97209 $100126 $103129 $106223 $109410 $112692 $116073 $119555 $123142 $126836 $130641 $134560 $138597Beneficios Totales $499040 $514011 $529432 $545314 $561674 $578524 $595880 $613756 $632169 $651134 $670668 $690788 $711512 $732857 $754843 $777488 $800813 $824837 $849582 $875070 Costos Costo mantencioacuten -$200000 -$206000 -$212180 -$218545 -$225102 -$231855 -$238810 -$245975 -$253354 -$260955 -$268783 -$276847 -$285152 -$293707 -$302518 -$311593 -$320941 -$330570 -$340487 -$350701Valor residual $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $1500000Inversioacuten inicial -$15000000 Subsdio $12692000 Aporte privado -$2308000 Costos Totales -$200000 -$206000 -$212180 -$218545 -$225102 -$231855 -$238810 -$245975 -$253354 -$260955 -$268783 -$276847 -$285152 -$293707 -$302518 -$311593 -$320941 -$330570 -$340487 $1149299Flujo Neto -$2308000 $299040 $308011 $317252 $326769 $336572 $346669 $357069 $367781 $378815 $390179 $401885 $413941 $426360 $439150 $452325 $465895 $479871 $494268 $509096 $2024368Flujo Neto Acumulado $0 $299040 $607051 $924303 $1251072 $1587644 $1934313 $2291383 $2659164 $3037979 $3428158 $3830043 $4243985 $4670344 $5109494 $5561819 $6027714 $6507585 $7001853 $7510948 $9535317
Caso 70 Vacas Antildeo 0 Antildeo 1 Antildeo 2 Antildeo 3 Antildeo 4 Antildeo 5 Antildeo 6 Antildeo 7 Antildeo 8 Antildeo 9 Antildeo 10 Antildeo 11 Antildeo 12 Antildeo 13 Antildeo 14 Antildeo 15 Antildeo 16 Antildeo 17 Antildeo 18 Antildeo 19 Antildeo 20Ingresos Ahorro GLP $98895000 $1018619 $1049177 $1080652 $1113072 $1146464 $1180858 $1216284 $1252772 $1290355 $1329066 $1368938 $1410006 $1452306 $1495876 $1540752 $1586974 $1634584 $1683621 $1734130Excedentes $79040 $81411 $83854 $86369 $88960 $91629 $94378 $97209 $100126 $103129 $106223 $109410 $112692 $116073 $119555 $123142 $126836 $130641 $134560 $138597Beneficios Totales $1067990 $1100030 $1133031 $1167022 $1202032 $1238093 $1275236 $1313493 $1352898 $1393485 $1435289 $1478348 $1522698 $1568379 $1615431 $1663894 $1713810 $1765225 $1818181 $1872727 Costos Costo mantencioacuten -$200000 -$206000 -$212180 -$218545 -$225102 -$231855 -$238810 -$245975 -$253354 -$260955 -$268783 -$276847 -$285152 -$293707 -$302518 -$311593 -$320941 -$330570 -$340487 -$350701Valor residual $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $1500000Inversioacuten inicial -$15000000 Subsidio $5708000 Aporte privado -$9292000 Costos Totales -$200000 -$206000 -$212180 -$218545 -$225102 -$231855 -$238810 -$245975 -$253354 -$260955 -$268783 -$276847 -$285152 -$293707 -$302518 -$311593 -$320941 -$330570 -$340487 $1149299Flujo Neto -$9292000 $867990 $894030 $920851 $948476 $976930 $1006238 $1036425 $1067518 $1099544 $1132530 $1166506 $1201501 $1237546 $1274673 $1312913 $1352300 $1392869 $1434655 $1477695 $3022026Flujo Neto Acumulado $0 $867990 $1762020 $2682870 $3631346 $4608277 $5614515 $6650941 $7718459 $8818003 $9950533 $11117039 $12318540 $13556086 $14830759 $16143671 $17495971 $18888841 $20323496 $21801191 $24823216
Caso 70 Vacas Antildeo 0 Antildeo 1 Antildeo 2 Antildeo 3 Antildeo 4 Antildeo 5 Antildeo 6 Antildeo 7 Antildeo 8 Antildeo 9 Antildeo 10 Antildeo 11 Antildeo 12 Antildeo 13 Antildeo 14 Antildeo 15 Antildeo 16 Antildeo 17 Antildeo 18 Antildeo 19 Antildeo 20Ingresos Ahorro GLP $98895000 $1018619 $1049177 $1080652 $1113072 $1146464 $1180858 $1216284 $1252772 $1290355 $1329066 $1368938 $1410006 $1452306 $1495876 $1540752 $1586974 $1634584 $1683621 $1734130Excedentes $79040 $81411 $83854 $86369 $88960 $91629 $94378 $97209 $100126 $103129 $106223 $109410 $112692 $116073 $119555 $123142 $126836 $130641 $134560 $138597Beneficios Totales $1067990 $1100030 $1133031 $1167022 $1202032 $1238093 $1275236 $1313493 $1352898 $1393485 $1435289 $1478348 $1522698 $1568379 $1615431 $1663894 $1713810 $1765225 $1818181 $1872727 Costos Costo mantencioacuten -$200000 -$206000 -$212180 -$218545 -$225102 -$231855 -$238810 -$245975 -$253354 -$260955 -$268783 -$276847 -$285152 -$293707 -$302518 -$311593 -$320941 -$330570 -$340487 -$350701Valor residual $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $1500000Inversioacuten inicial -$15000000 Subsidio $0 Aporte privado -$15000000 Costos Totales -$200000 -$206000 -$212180 -$218545 -$225102 -$231855 -$238810 -$245975 -$253354 -$260955 -$268783 -$276847 -$285152 -$293707 -$302518 -$311593 -$320941 -$330570 -$340487 $1149299Flujo Neto -$15000000 $867990 $894030 $920851 $948476 $976930 $1006238 $1036425 $1067518 $1099544 $1132530 $1166506 $1201501 $1237546 $1274673 $1312913 $1352300 $1392869 $1434655 $1477695 $3022026Flujo Neto Acumulado $0 $867990 $1762020 $2682870 $3631346 $4608277 $5614515 $6650941 $7718459 $8818003 $9950533 $11117039 $12318540 $13556086 $14830759 $16143671 $17495971 $18888841 $20323496 $21801191 $24823216
94
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bull Eduardo Aldunate 2009 Planificacioacuten estrateacutegica preparacioacuten y evaluacioacuten de proyectos CEPAL Santiago Chilebull Nassir Sapag Chain Reinaldo Sapag 2012 Preparacioacuten y evaluacioacuten de proyectos McGrawhill Santiago Chilebull Ernesto Fontaine 1990 Evaluacioacuten social de proyectos tercera edicioacuten Ediciones Universidad Catoacutelica Santiago Chilebull Enfoques complementarios para la evaluacioacuten social de proyectos Claudio Agostini y Slaven Razmilic CEP 2015 Propuesta
de Poliacutetica Publica Ndeg 12 de 2015
96
97
AGRADECIMIENTOSInstituto de Ingenieriacutea Agraria y Suelos IIAS Facultad de Ciencias Agrarias de
la Universidad Austral de Chile y al profesor Dante Pinochet
Gobernacioacuten Provincial de ValdiviaPatricio Candiacutea y Fabiaacuten Silva INDAP Regioacuten de Los Riacuteos
Claudio Aguirre Ramiacuterez Servicio de Evaluacioacuten Ambiental (SEA) Regioacuten de Los Riacuteos
Karla Mass Centro Transdisciplinario de Estudios Ambientales y Desarrollo Humano Sostenible (CEAM-UACH)
Matiacuteas Erraacutezuriz Genera Austral
Agricultores Regioacuten de Los Lagos y de Los RiacuteosResi Reinecke Purranque
Ricardo Bornscheuer Entre LagosAlejandro Astete Osorno
Elfrida Grothusen PurranqueRicardo Hagedorn PaillacoEdgar Endress Riacuteo BuenoAviacutecola Camilo Henriacutequez
A todos los profesionales teacutecnicos productores y empresarios que colaboraron con informacioacuten para realizar este estudio
Poliacutetica Regional de Desarrollo Silvoagropecuario 2014 - 2018
El presente documento es producto
de un trabajo de investigacioacuten de
caraacutecter exploratorio sobre el potencial
de produccioacuten y utilizacioacuten de biogaacutes
en explotaciones silvoagropecuarias
de la Regioacuten de Los Riacuteos con eacutenfasis en
la pequentildea y mediana agricultura Su
fi nalidad fue reunir antecedentes que
orienten la toma de decisiones puacuteblicas
y privadas incluyendo informacioacuten
teacutecnica y econoacutemica que deacute cuenta
del potencial de implementacioacuten
de proyectos de biogaacutes de origen
agropecuario en la Regioacuten de los Riacuteos
9
La Misioacuten del Instituto de Desarrollo Agropecuario (INDAP) es contribuir al desarrollo econoacutemico sostenible y a la valorizacioacuten de la Agricultura Familiar Campesina y sus organizaciones mediante una accioacuten de fomento tendiente a fortalecer el capital humano social productivo natural y cultural de hombres mujeres joacutevenes y pueblos originarios en los territorios
Por ello nuestra institucioacuten se encuentra continuamente en la buacutesqueda de nuevas herramientas e investigando distintos procesos productivos que permitan que nuestros agricultores tengan acceso a informacioacuten relevante que facilite la adopcioacuten y aplicacioacuten de tecnologiacuteas acordes con el medio ambiente y sostenibles en el tiempo
La visioacuten de nuestra institucioacuten de fomento productivo nos mueve a actuar en red con otros actores puacuteblicos y privados en beneficio de la Agricultura Familiar Campesina con quienes estamos ligados iacutentimamente Son estas redes que se formalizan a traveacutes de convenios con otras instituciones las que nos permiten trabajar en conjunto y lograr los objetivos planteados
El presente documento detalla el trabajo coordinado entre profesonales de INDAP del Gobierno Regional de Los Riacuteos y la Secretariacutea Regional Ministerial (SEREMI) de Agricultura en el marco de la Poliacutetica Regional de Desarrollo Silvoagropecuario 2014-2018 quienes se dan cita para primero conversar luego discutir y finalmente explorar una de las alternativas energeacuteticas renovables como es la utilizacioacuten del biogaacutes el cual resulta factible de producir en los mismos predios de nuestros agricultores estableciendo una alternativa de
PRESENTACIOacuteN
JORGE SANCHEZ SLATERDirector Regional INDAP Regioacuten de Los Riacuteos
generacioacuten energeacutetica que revaloriza los residuos prediales haciendo eco a la creciente demanda que existe por parte de la Agricultura Familiar Campesina Regional por incorporar Energiacuteas Limpias que permitan desarrollar un manejo cada vez maacutes sustentable de sus unidades productivas
Cabe destacar que la investigacioacuten presentada a continuacioacuten estaacute enmarcada en los pequentildeos y medianos productores pretendiendo ser una herramienta uacutetil que constituya uno de los primeros pasos para evaluar la utilizacioacuten de este tipo de tecnologiacuteas en predios manejados por productores agropecuarios de la Regioacuten de Los Riacuteos
10
11
INTRODUCCIOacuteN1
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En la Regioacuten de Los Riacuteos el sector silvoagropecuario representa el 13 del Producto Interno Bruto y genera el 25 del empleo siendo parte importante del motor econoacutemico regional Es por esta razoacuten que la Estrategia Regional de Desarrollo 2009-2019 establecioacute como imperativo disentildear y ejecutar una poliacutetica orientada a su fortalecimiento La implementacioacuten de esta poliacutetica se desarrolla con eacutenfasis en la investigacioacuten e innovacioacuten para hacer del sector silvoagropecuario y alimentario un sector maacutes competitivo y sustentable que potencie su rol de motor econoacutemico de la regioacuten con especial relevancia en los pequentildeos y medianos productores quienes seraacuten los principales beneficiarios de este instrumento
El presente documento es producto de un trabajo de investigacioacuten de caraacutecter exploratorio sobre el potencial de produccioacuten y utilizacioacuten de biogaacutes en explotaciones silvoagropecuarias de la Regioacuten de Los Riacuteos con eacutenfasis en la pequentildea y mediana agricultura Su finalidad fue reunir antecedentes que orienten la toma de decisiones puacuteblicas y privadas incluyendo informacioacuten teacutecnica y econoacutemica que deacute cuenta del potencial de implementacioacuten de proyectos de biogaacutes de origen agropecuario en la Regioacuten de los Riacuteos Para ello se trabajoacute tanto con informacioacuten secundaria (estudios manuales reportes tesis libros publicaciones cientiacuteficas etc) como con informacioacuten primaria proveniente de las experiencias de miembros del equipo de trabajo del estudio asiacute como de entrevistas a actores relevantes de los diversos rubros con potencial de produccioacuten de biogaacutes
El capiacutetulo dos de esta investigacioacuten hace referencia a los principios y conceptos baacutesicos de la produccioacuten de biogaacutes al anaacutelisis de las alternativas tecnoloacutegicas existentes para su produccioacuten asiacute como del estado actual del arte en la produccioacuten y el uso del biogaacutes tanto en el mundo como en el paiacutes y la regioacuten en particular
El capiacutetulo tres presenta una estimacioacuten de las distintas biomasas agropecuarias residuales disponibles en la regioacuten para la generacioacuten de biogaacutes incluyendo biomasas soacutelidas o liacutequidas provenientes de la produccioacuten pecuaria (lecheriacutea porcinos aves ferias ganaderas) asiacute como de la agroindustria (queso cerveza mataderos) Asimismo se calculan los potenciales teoacutericos de biogaacutes y su energiacutea caloacuterica a partir de las distintas biomasas disponibles Para ello se utilizan factores de conversioacuten especiacuteficos para cada biomasa y atendiendo a las caracteriacutesticas de las explotaciones locales
Finalmente se estima la generacioacuten de energiacutea teacutermica y eleacutectrica seguacuten corresponda a partir del biogaacutes potencial de las distintas biomasas disponibles Tambieacuten se incluye un anaacutelisis de autosuficiencia de biogaacutes para la cocina de una familia rural campesina promedio con algunos caacutelculos respecto a las implicancias en eficiencia energeacutetica y economiacutea
La presente publicacioacuten se realiza por encargo del Instituto de Desarrollo Agropecuario (INDAP) en el marco de la Poliacutetica Regional de Desarrollo Silvoagropecuario a traveacutes del Programa de Valorizacioacuten de Residuos de la Actividad Silvoagropecuaria con financiamiento del Gobierno Regional
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Se analiza en forma exploratoria
el potencial de produccioacuten y
utilizacioacuten de biogaacutes en explotaciones
silvoagropecuarias de la Regioacuten de Los
Riacuteos con eacutenfasis en la pequentildea y
mediana agricultura
El cuarto capiacutetulo aborda una evaluacioacuten econoacutemica de la implementacioacuten de Sistemas Prediales de Biodigestioacuten (SPB) lo que implica produccioacuten y uso de biogaacutes para pequentildeos y medianos productores agroalimentarios Se calculan beneficios costos econoacutemicos y sociales relativos a la implementacioacuten de un SPB mediante un estudio de flujos proyectados ingresos y costos de produccioacuten mantencioacuten y operacioacuten En el aacutembito de la evaluacioacuten mantencioacuten y operacioacuten ademaacutes de un anaacutelisis baacutesico del impacto y de las externalidades positivas que un proyecto de esta naturaleza conlleva
En el capiacutetulo final se analizan las normativas vigentes que regulan tanto los distintos proyectos de generacioacuten de biogaacutes como los procesos productivos asociados y sus eventuales impactos en el medioambiente
14
15
Mario Aacutevila Grothusen
2 DESCRIPCIOacuteN Y ANAacuteLISIS DE ALTERNATIVAS TECNOLOacuteGICAS PARA LA PRODUCCIOacuteN DE BIOGAacuteS
16
21 Aspectos metodoloacutegicos
En el presente capiacutetulo se revisoacute bibliografiacutea se incorporaron experiencias visitadas consultas a encargados de biodigestores y la experiencia del autor que cuenta con una decena de proyectos de Biogaacutes ejecutados y en funcionamiento De esta manera se procedioacute a realizar una siacutentesis del estado del arte del biogaacutes desde lo maacutes general hasta llegar a los casos particulares en la Regioacuten de Los Riacuteos haciendo hincapieacute en detalles teacutecnicos especiacuteficos de diferentes modelos de biodigestores y los diversos materiales que se usan en su construccioacuten
22 Digestioacuten anaeroacutebica historia y actualidadLas primeras menciones sobre biogaacutes se remontan al antildeo 1600 En el siglo XVI el cientiacutefico y naturalista Alessandro Volta realizo los primeros experimentos de combustioacuten de biogaacutes producido en pantanos En el antildeo 1890 se construye el primer biodigestor a escala aplicada en la India y en 1896 en Exeter Inglaterra las laacutemparas de alumbrado puacuteblico eran alimentadas por el gas recolectado de los digestores que fermentaban los lodos cloacales de la ciudad
Tras la primera guerra mundial comienzan a difundirse en Europa las llamadas faacutebricas productoras de biogaacutes cuyo producto se empleaba en tractores y automoacuteviles de la eacutepoca (figura 1) En todo el mundo se difunden los denominados tanques Imhoff para el tratamiento de aguas cloacales colectivas y el biogaacutes producido se utilizoacute para el funcionamiento de las propias plantas en vehiacuteculos municipales y en algunas ciudades se lo llegoacute a inyectar en la red de gas comunal
Durante los antildeos de la Segunda Guerra Mundial comienza la difusioacuten de los biodigestores a nivel rural tanto en Europa como en China e India que se transforman en liacutederes en la materia Esta difusioacuten se ve interrumpida por el faacutecil acceso a los combustibles foacutesiles de las deacutecadas posteriores Recieacuten en 1970 producto de una crisis energeacutetica se reinicia con gran iacutempetu la investigacioacuten y difusioacuten del biogaacutes en todo el mundo incluyendo la gran mayoriacutea de los paiacuteses latinoamericanos [1] [2] [3]
Figura 1 (A - B) Buses funcionando con biogaacutes durante la segunda guerra mundial y posterior a ellasup1
sup1 Fuente httpcommunitybysesigncouk
En 1896 en Exeter Inglaterra
las laacutemparas de alumbrado puacuteblico eran
alimentadas por el gas recolectado de los digestores que fermentaban los
lodos cloacales de la ciudad
A B
17
Figura 2 Esquema de un biodigestor en base a purinesFuente Biotecsur
Las uacuteltimas dos deacutecadas han sido especialmente fructiacuteferas en cuanto a descubrimientos sobre el funcionamiento microbioloacutegico y bioquiacutemico del proceso de produccioacuten de biogaacutes gracias al nuevo material de laboratorio que permitioacute el estudio de los microorganismos que intervienen en eacuteste y que operan en condiciones anaeroacutebicas Estos progresos en la comprensioacuten del proceso han estado acompantildeados por importantes logros tecnoloacutegicos como la incorporacioacuten de sistemas de agitacioacuten control de temperatura y sistemas de premezcla entre otros
Seguacuten Preston [4] los paiacuteses generadores de tecnologiacutea maacutes importantes en la actualidad son China (maacutes de 5 millones de biodigestores) India Alemania (maacutes de 25000 biodigestores) Holanda Francia Gran Bretantildea Suiza Italia EEUU y Filipinas A lo largo de los antildeos la tecnologiacutea de la digestioacuten anaeroacutebica se ha ido especializando abarcando actualmente diferentes campos de aplicacioacuten con objetivos muy diversos Hoy en Chile existen plantas industriales de biodigestioacuten para tratar los desechos de la industria porcina lechera bovina tratamiento de aguas servidas y RILES de la industria laacutectea como se veraacute en el capiacutetulo 28
23 Descripcioacuten de un biodigestor Un biodigestor es un estanque o contenedor cerrado hermeacutetico e impermeable (tambieacuten llamado Reactor) dentro del cual se deposita el sustrato (material orgaacutenico a fermentar como excrementos de humanos y animales purines hojas pasto frutas y desechos vegetales) agregando agua a la mezcla Dentro del biodigestor se produce la descomposicioacuten anaeroacutebica de la cual se obtiene Biogaacutes y Biofertilizante Este sistema tambieacuten puede incluir una caacutemara o estanque de carga una caacutemara o sistema de decantacioacuten antes del reactor un dispositivo para captar y almacenar el biogaacutes sistemas de agitacioacuten y calefaccioacuten dentro del biodigestor y caacutemaras o estanques de acumulacioacuten post tratamiento a la salida del biodigestor En la fi gura 2 se muestra esquemaacuteticamente el ingreso de sustrato al biodigestor la salida de digestato y la salida de biogaacutes desde la parte superior del biodigestor (Gasoacutemetro) hacia un Grupo Electroacutegeno
Esquema funcional de un biodigestor
Purines Biodigestor Biofertilizante Generador de electricidad y calor
18
Figura 4 (A - B) Caldera a biogaacutes y grupo electroacutegeno a biogaacutes
Fuente Biotecsur
24 Biogaacutes El biogaacutes es una mezcla de gases producto de la descomposicioacuten microbioloacutegica que se puede encontrar habitualmente en la superfi cie de pozos o lagunas con deposicioacuten de desechos orgaacutenicos (por ejemplo hojas de aacuterboles plantas o restos de origen animal) durante meses o antildeos Es por esto que se le conoce tambieacuten como el ldquogas de los pantanosrdquo El biogaacutes contiene mayormente metano lo que lo hace interesante como combustible (fi gura 3) la otra gran parte es dioacutexido de carbono que corresponde a un gas incoloro inodoro y no combustible
241 Composicioacuten del biogaacutes
La composicioacuten de biogaacutes depende del tipo de desecho utilizado y las condiciones en que se procesa Generalmente contiene metano CH4 en un rango de 50 a 70 y dioacutexido de carbono CO2 en un rango de 50 a 30 dependiendo especiacutefi camente de los contenidos de carbohidratos proteiacutenas y grasas que contenga el sustrato Ademaacutes el biogaacutes tambieacuten contiene algunas impurezas como aacutecido sulfhiacutedrico H2S agua y algunos compuestos volaacutetiles como hidrocarburos halogenados y siloxanos entre otros [5]
En cuanto a los gases considerados impuros es importante sentildealar al aacutecido sulfhiacutedrico H2S ya que es un compuesto corrosivo y se debe fi ltrar para evitar el deterioro de las caacutemaras de combustioacuten en los motores que se alimentan con biogaacutessup2 En cocinas o calderas se debe considerar salida de gases de combustioacuten a la atmosfera asegurando que no existan escapes que pudieran ser inhalados
242 Caracteriacutesticas y usos del biogaacutes
El biogaacutes por naturaleza es un combustible que en contacto con oxiacutegeno y con una fuente de calor genera fuego Contiene 5600 Kcalmsup3 a presioacuten atmosfeacuterica [6] De forma natural tiene similar olor al gas licuado lo que permite detectarlo al olfato Al ser quemado en una cocina no presenta mal olor Al tener maacutes del 50 de metano es posible utilizarlo de forma similar al gas natural para generar calor en cocinas y calderas o generar energiacutea eleacutectrica con grupos electroacutegenos adaptados para funcionar con biogaacutes (Figura 4)
Figura 3 Caldera a biogaacutesFuente Biotecsur
sup2 Ver NCh 382 antildeo 2004 H2S clasifi ca como Clase 8
A B
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Figura 5 Calefactor porcino a biogaacutes CET (Centro de Educacioacuten y Trabajo) TalcaFuente Biotecsur
25 Fases de la digestioacuten anaeroacutebica y produccioacuten de biogaacutes
En el proceso de biodigestioacuten anaeroacutebica se distinguen cuatro etapas oacute fases
Hidroacutelisis Acidogeacutenesis Acetogeacutenesis Metanogeacutenesis
En la primera fase llamada hidroacutelisis se descomponen las moleacuteculas maacutes complejas como proteiacutenas hidratos de carbono y liacutepidos que son hidrolizados por enzimas producidas por los microorganismos fermentadores De esta descomposicioacuten se producen compuestos solubles como aminoaacutecidos azuacutecares y aacutecidos grasos de cadena larga que pueden ser descompuestos por bacterias acidogeacutenicas Producto de la accioacuten de las bacterias acidogeacutenicas se generan aacutecidos grasos de cadena corta alcoholes hidroacutegeno y dioacutexido de carbono siendo los aacutecidos grasos de cadena corta transformados por los microorganismos acetogeacutenicos en aacutecido aceacutetico hidroacutegeno y dioacutexido de carbono En la uacuteltima etapa las bacterias metanogeacutenicas producen metano a partir del hidroacutegeno dioacutexido de carbono y aacutecido aceacutetico [5]
Es importante destacar que este proceso solo puede realizarse dentro de un rango de temperatura que va desde 1degC hasta los 60degC como maacuteximo y dentro de este rango de temperaturas existen tres rangos donde intervienen diferentes tipos de bacterias metanogeacutenicas con diferentes velocidades de produccioacuten de biogaacutes Estos rangos podemos clasifi carlos en [7]
1 Rango Psicrofiacutelico (desde 1degC hasta 25degC) con producciones lentas de biogaacutes2 Rango Mesofiacutelico (desde 32degC hasta 42degC) con producciones medias de biogaacutes3 Rango Termofiacutelico (desde 50degC hasta los 60degC) con producciones altas de biogaacutes
En la fi gura 6 se observa que a altas temperaturas hay mayor produccioacuten de biogaacutes y en menor tiempo que a bajas temperaturas Por otro lado a menores temperaturas se pueden lograr producciones similares de biogaacutes aumentando el tiempo de residencia o Tiempo de Retencioacuten Hidraacuteulica (TRH) el cual se defi ne como el valor en diacuteas del cuociente entre el volumen del digestor y el volumen de carga diaria
En teacuterminos generales la produccioacuten de biogaacutes a partir de una biomasa particular es proporcional a paraacutemetros tales como el contenido de materia orgaacutenica (medido como DBO5) soacutelidos volaacutetiles (materia combustible) y contenido energeacutetico Ello puesto que la produccioacuten de biogaacutes seraacute proporcional al contenido de carbono disponible
Figura 6 Graacutefi co temperatura versus produccioacuten de biogaacutes [5]
15000
10000
5000
0
Prod
ucci
oacuten d
e bi
ogaacutes
30ordmC
20ordmC
50ordmC
0 50 100 150
Tiempo de residencia
mll
Diacuteas
Cantidad de gasMetano
Existen ejemplos en Chile de diversas aplicaciones para el biogaacutes como refrigeradores y cocinas domiciliarias calderas industriales laacutemparas para calefaccioacuten en planteles porcinos (Figura 5) motores para generar movimiento mecaacutenico y bombas o alternadores para generar electricidad
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Figura 7 (A - B) Aplicacioacuten de biofertilizante Fuente Biotecsur
261 Ventajas del uso de biol (fase liacutequida)
Dentro de las ventajas del uso del biol podemos mencionar las siguientes
1 Al igual que otros fertilizantes orgaacutenicos permite un mejor intercambio catioacutenico (capacidad que tiene un suelo para retener y liberar iones positivos) en el suelo ampliando la disponibilidad de nutrientes Igualmente ayuda a mantener la humedad y mantiene un microclima adecuado para los organismos vegetales En el caso de purines la biodigestioacuten de estos aumentariacutea la disponibilidad de nitroacutegeno de la biomasa residual Al respecto en el anexo 71 se adjunta una tabla con los resultados de anaacutelisis comparativo entre purines y biol de la zona de Purranque ademaacutes de resultados de otro ensayo
sup3 Sistema de biodigestioacuten a base de tres o maacutes estanques preparados para digerir desechos orgaacutenicos secos o de fase soacutelida
Al respecto los compuestos ricos en lignina tales como madera (y sus derivados) o paja presentan una baja digestibilidad y por ende menor produccioacuten de biogaacutes asiacute como sustratos con sustancias inhibidoras Por otra parte una relacioacuten equilibrada de nutrientes en el sustrato evita una utilizacioacuten incompleta de sustratos Una relacioacuten oacuteptima carbononitroacutegenofoacutesforo (CNP) es alrededor de 12551
26 Biofertilizante
Se le llama Biofertilizante a la materia orgaacutenica (digestato) proveniente del proceso de biodigestioacuten el cual debe pasar dentro del biodigestor entre 30 y 100 diacuteas de TRH dependiendo del tipo de biodigestor y temperatura de trabajo En este proceso parte de la materia orgaacutenica se mineraliza quedando los nutrientes disponibles para las plantas por lo que es un fertilizante natural de buena calidad que se aplica a praderas y cultivos Este producto se compone de una fase soacutelida llamada ldquobiosolrdquo y una fase liacutequida llamada ldquobiolrdquo aunque comuacutenmente se le llama Biofertilizante a ambas fases
Existen biodigestores que utilizan solo la fase liacutequida (con separacioacuten de soacutelidos antes del biodigestor) por tanto el digestato seraacute liacutequido y es aplicable directamente con sistemas de riego por aspersioacuten o carro purinero Otros biodigestores disentildeados para alimentarse con ambas fases (mezcla de soacutelidos y liacutequidos) producen digestato con una mezcla de biol y biosol Para regar esta mezcla se debe utilizar un carro purinero o separar las fases para poder usar el biol en un sistema de riego por aspersioacuten (para evitar que se tapen las boquillas de los equipos de riego) En los biodigestores analizados en este estudio denominados Sistemas Prediales de Biodigestioacuten (SPB) no se contempla el uso exclusivo de residuos soacutelidos sin dilucioacuten como sustrato ya que esto requiere un sistema de biodigestioacuten tipo Batchsup3
En la figura 7 se aprecian aplicaciones de digestato de purines de vacunos tratados en un biodigestor domiciliario y tambieacuten se aprecia un sistema de riego con un carro adaptado para aplicar biol en praderas
A
B
21
2 Se puede aplicar junto con agua en sistemas de irrigacioacuten
3 En pequentildeas cantidades cuando presenta compuestos orgaacutenicos bioestimuladores del crecimiento es capaz de promover actividades fisioloacutegicas y estimular el desarrollo de las plantas sirviendo para el enraizamiento (aumenta y fortalece la base radicular o las raiacuteces de la planta) mejora el follaje mejora la floracioacuten y activa el vigor y poder germinativo de las semillas traducieacutendose todo esto en un potencial aumento significativo de las cosechas
4 Ensayos realizados con diferentes cultivos en diversas partes del mundo muestran que utilizar solo biol seriacutea suficiente para lograr la misma o mayor productividad que usando fertilizantes quiacutemicos [8] [9] [10] [11] [12]
5 Cabe destacar que los desechos orgaacutenicos sometidos al proceso de biodigestioacuten
eliminan la mayoriacutea de patoacutegenos reduciendo draacutesticamente el riesgo de transmitir enfermedades y dispersar semillas de malezas En un anaacutelisis solicitado por la empresa Biotecsur el antildeo 2012 se sometioacute una muestra de RILES de fosas seacutepticas a biodigestioacuten durante 50 diacuteas y se analizaron las muestras digeridas El resultado demostroacute que se elimina la presencia de coliformes y Salmonella principalmente Detalles del anaacutelisis en el anexo 72
262 Ventajas del uso de biosol (fase soacutelida)
A diferencia del biol el biosol contiene la fraccioacuten soacutelida en donde se encuentra la mayor parte del carbono Dentro de las ventajas del uso del biosol al igual que otros fertilizantes orgaacutenicos que contienen carbono podemos mencionar las siguientes
1 Regula la nutricioacuten de las plantas Los cultivos pueden ser fortalecidos y ocurrir una mejora del rendimiento o en la calidad del suelo
2 Confiere a los suelos arenosos una mayor cohesioacuten mejorando con ello la retencioacuten de los nutrientes en el suelo
3 Mejora la estructura y la capacidad de retencioacuten de la humedad favoreciendo la actividad bioloacutegica del suelo y la porosidad del mismo
4 Al combinarlo con materia orgaacutenica acelera el proceso de compostaje
5 Reduce la aplicacioacuten de abono al haberse digerido buena parte de la materia orgaacutenica durante el proceso de biodigestioacuten Esto es e specialmente relevante en relacioacuten al puriacuten fresco
6 Inhibe el crecimiento de hongos y bacterias que afectan a los organismos vegetales
7 Al fortalecer la biologiacutea y fertilidad del suelo reduce los factores de erosioacuten
8 Mejora la disponibilidad de algunos nutrientes en comparacioacuten con el puriacuten tal como se mencionoacute para el biol
22
Material Aplicacioacuten Ventaja DesventajaDomo de Acero Para desechos Presioacuten constante de Mayor difi cultado Fibra de vidrio animales salida del biogaacutes y costos de instalacioacutenestructura de ladrillo aguas negras acepta alimentacioacuten y mano de obra engreda semiconstante relacioacuten a un sistema de estructura fl exible
Figura 8 Biodigestor de domo fl otante tipo Hinduacute [13]
Tabla 1 Biodigestor de Domo Flotante tipo Hinduacute
1 Caacutemara de llenado2 Tubo de entrada sustrato3 Caacutemara de biodigestioacuten4 Domo o cupula gasoacutemetro5 Salida de biogaacutes6 Tuberiacutea de salida digestado
27 Materiales tipos y aplicaciones de biodigestoresEn Latinoameacuterica se han desarrollado biodigestores del tipo estructura fl exible buscando bajar los costos mantener la efi ciencia y aumentar la rapidez en su instalacioacuten con la construccioacuten de biodigestores enterrados (tipo laguna) usando la tierra como estructura soportante Esta alternativa combinada con materiales de alta resistencia como geomembranas elaacutesticas y materiales resistentes al biogaacutes permiten una larga vida uacutetil incluso con exposicioacuten solar En las siguientes tablas y fi guras se describen las distintas tecnologiacuteas y materiales para biodigestores maacutes conocidos
Figura 9 Biodigestor de domo fi jo (tipo chino) Sector ColtaucoFuente Biotecsur
Figura 10 Biodigestor de domo fl otante tipo HinduacuteFuente Biotecsur
Figura 11 Biodigestor de estructura fl exible Fuente Biotecsur
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Tabla 2 Biodigestor de Domo Fijo tipo Chino
Material Aplicacioacuten Ventaja DesventajaLadrillo mortero Desechos de animales Larga vida uacutetil (20 antildeos Altos costos de instalacioacutencemento greda aguas negras aproximadamente) alta en relacioacuten a sistema deFibra de Vidrio Metal desechos vegetales presioacuten del biogaacutes 1 a 15m estructura flexible columna de agua se requiere estructura Acepta alimentacioacuten resistente para altas semiconstante presiones del biogaacutes
Figura 12 Biodigestor de domo fijo tipo Chino [13]
1 Caacutemara de llenado2 Tubo de entrada sustrato3 Caacutemara de biodigestioacuten4 Domo fijo gasoacutemetro5 Salida de biogaacutes6 Tuberiacutea de salida digestado7 Caacutemara de acopio digestado
Tabla 3 Biodigestor de Estructura Flexible
Material Aplicacioacuten Ventaja DesventajaPVC Polietileno Todo tipo de desechos Seguacuten material mediana y Requiere mayor proteccioacuten (mangas de 01mm) orgaacutenicos larga vida uacutetil Bajos costos para evitar roturasHDPE EPDM de instalacioacuten en relacioacuten a(geomembranas) sistemas de estructura riacutegida 100 hermeacutetico Acepta alimentacioacuten semiconstante
Figura 13 Biodigestor de Estructura Flexible
1 Caacutemara de llenado2 Tubo de entrada sustrato3 Caacutemara de biodigestioacuten4 Domo o gasoacutemetro flexible5 Salida de biogaacutes6 Tuberiacutea de salida digestado7 Caacutemara de acopio digestado
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Tabla 4 Biodigestor de Estructura Riacutegida y Gasoacutemetro Externo
Material Aplicacioacuten Ventaja DesventajaEstructura de Fibra de Desechos orgaacutenicos Rapidez en la instalacioacuten cuando Difi cultad para realizarvidrio Metal Hormigoacuten liacutequidos y soacutelidos aguas son estanques prefabricados limpieza por las puertas negras (WC) bajos costos de instalacioacuten o tapas de entrada con materiales plaacutesticos Tamantildeos limitados Acepta alimentacioacuten semiconstante
Figura 14 Biodigestor de estructura riacutegida y gasoacutemetro externo
Figura 15 (A-B) Biodigestor de estructura riacutegida y gasoacutemetro externo Fuente Valentina Torres
1 Caacutemara de llenado2 Tubo de entrada sustrato3 Estanque de biodigestioacuten4 Gasoacutemetro externo5 Salida de biogaacutes6 Tuberiacutea de salida digestado7 Caacutemara de acopio digestado8 Estanque con agua
A B
25
Material Aplicacioacuten Ventaja Desventaja
Tabla 5 Biodigestor de Flujo Inducido Estructura Riacutegida y Gasoacutemetro Flexible
Figura 16 Biodigestor de Flujo Inducido Estructura Riacutegida y Gasoacutemetro Flexible
Figura 16 (A - B) Biodigestor sistema estructura hormigoacuten domo fl exible agitacioacuten constante y calefaccioacuten Fuente Biotecsur
1 Estanque de recepcioacuten2 Tubo de entrada sustrato3 Estanque de biodigestioacuten4 Gasoacutemetro fl exible5 Salida de biogaacutes6 Tuberiacutea de salida de digestado7 Estanque de acopio digestado8 Agitador9 Calefaccioacuten
Estructura de Hormigoacuten o Acero impermeabilizado Cubierta fl exible de Geomembranas EPDM PVC HDPE
Alta efi ciencia en relacioacuten a sistemas sin calefaccioacuten y sin agitacioacuten como los anteriores citados Vida uacutetil 20 antildeos (aproximadamente) Recomendado para procesos industriales
Altos costos de inversioacuten en relacioacuten a los sistemas anteriormente citados alta tecnologiacutea instalada (agitacioacuten calefaccioacuten)
Todo tipo de desechos orgaacutenicos
A B
26
28 Experiencias de biodigestioacuten en el paiacutesEn Chile existen actualmente 74 biodigestores instalados de los cuales 18 unidades han sido instaladas para el sector lechero el resto para el tratamiento de aguas servidas y RILES industriales⁴ Ademaacutes en distintas partes del paiacutes se encuentran experiencias de biodigestores aplicados al sector domiciliario para tratar los desechos orgaacutenicos de animales domeacutesticos (cerdos perros aves de corral y ganado)
El tratamiento con biodigestores es una alternativa efi ciente para bajar la Demanda Bioloacutegica de Oxigeno (DBO5) de los residuos orgaacutenicos en otras palabras para reducir su contenido de materia orgaacutenica Es por esta razoacuten que se han instalado biodigestores en grandes plantas de tratamiento como La Farfana en Santiago y Essal Osorno En la planta depuradora La Farfana las empresas Metrogas y Aguas Andina en Santiago producen biogaacutes gracias al proceso de tratamiento de las aguas En esta planta se producen cerca de 24 millones de msup3 anuales de biogaacutes que permite sustituir al gas natural como materia prima en la produccioacuten de gas de ciudad benefi ciando a 100000 usuarios este combustible en la Regioacuten Metropolitana [14] Otras plantas importantes han sido instaladas en planteles de produccioacuten animal en confi namiento (cerdos o aves) de empresas como Agrosuper para el tratamiento de los purines de sus planteles
Los biodigestores de mayor tamantildeo instalados en Chile son de estructura riacutegida y cuacutepula fl exible o con gasoacutemetro externo integran agitacioacuten y calefaccioacuten permanente los cuales se instalan para brindar energiacutea eleacutectrica y solucionar graves problemas de contaminacioacuten Este tipo de biodigestores tienen un mayor costo inicial y poseen sistemas que hacen maacutes complejo y costoso su operacioacuten y mantenimiento Por lo cual solo se han instalado principalmente en grandes lecheriacuteas sobre 1000 vacas estabuladas en criaderos de maacutes de 20000 cerdos y plantas de tratamiento de aguas servidas de gran tamantildeo En la zona central la empresa Genera Austral ha instalado ya dos plantas para tratar los desechos de la produccioacuten porcina a gran escala ldquoSanta Irenerdquo y ldquoLas Pampasrdquo estas plantas se instalaron en la Empresa Max Agro ubicadas en las comunas de Las Palmas y Pichidegua Las plantas tienen una potencia instalada de 800 KW y generan energiacutea eleacutectrica para aproximadamente 2500 familias de la zona circundante [15]
Figura 17 Planta biogaacutes en la Regioacuten de OacuteHiggins para purines de cerdosFuente Genera Austral
⁴ Schwager Energy 2016
27
Estos reactores anaeroacutebicos trabajan a temperaturas de 32 a 42 degC (mesoacutefila) o 52 a 60degC (termoacutefilas) poseen sofisticados sistemas de control y estaacuten generalmente conectados a equipos de co-generacioacuten (electricidad y calor figura 18)
En teacuterminos generales la mayor parte de esta tecnologiacutea se ha incorporado de las experiencias extranjeras pero tambieacuten se estaacute desarrollando y aplicando tecnologiacutea propia para el tratamiento de purines en lecheriacuteas y suero en queseras Este es el caso de dos sistemas instalados por la empresa Schwager Energy (proyecto LampE Laacutecteos y Energiacutea) en la Regioacuten de los Lagos funcionando para digerir desechos de la produccioacuten quesera tales como suero lactosa y aguas de lavado La primera planta instalada en la ciudad de Purranque produce energiacutea eleacutectrica con una potencia instalada de 400 KW para venta al SIC (Sistema Interconectado Central) La segunda planta de este tipo en funcionamiento se encuentra en la ciudad de Osorno (Figura 19) y produce biogaacutes para reemplazo de gas licuado (GLP) en los procesos de produccioacuten de queso [16]
En el sector lechero se han implementado maacutes de una decena de biodigestores desde 20 a 300 vacas en ordentildea durante la uacuteltima deacutecada desarrollaacutendose en la Regioacuten de los Lagos modelos especiacuteficos de biodigestores para el tratamiento de desechos orgaacutenicos en lecheriacuteas En su mayoriacutea corresponden a sistemas de laguna con estructuras superiores flexibles de geomembrana (Figura 20) o reactores de hormigoacuten con gasoacutemetro flexible Estos sistemas producen biogaacutes para generar electricidad y energiacutea teacutermica El biol obtenido se aplica en las praderas como fertilizante natural
Uno de estos ejemplos es la planta de biogaacutes instalada en el Fundo ldquoEl Animardquo sector Purranque Regioacuten de los Lagos (Figura 21) este sistema aprovecha los purines generados en los patios de espera de la sala de ordentildea por una masa de 200 vacas promedio produciendo biogaacutes para calentar el agua requerida en los procesos de limpieza de equipos mejorando el proceso de canalizacioacuten de los purines y obteniendo digestato (residuo estabilizado de la biodigestion) cuya fase liacutequida (biol) se aplica en praderas mediante un sistema de riego Cabe destacar que en este proyecto las aguas servidas del bantildeo de los operarios son ingresadas a los biodigestores En el anexo 71 se presenta el resultado de un anaacutelisis de nutrientes de puriacuten crudo versus digestado para efectos comparativos
A escala domiciliaria se han instalado biodigestores de estructura riacutegida con buenos resultados donde se han hecho funcionar refrigeradores con biogaacutes Una de estas experiencias se realizoacute el antildeo 2008 en la comuna de Empedrado Regioacuten del Maule y otra el antildeo 2010 en Coltauco (Figura 10) En este tipo de biodigestor se incorporan excretas de gallinas cerdos y caballos Asiacute mismo en la Regioacuten de Los Riacuteos se han desarrollado iniciativas descritas en el punto 29
Finalmente si bien los rellenos sanitarios no son biodigestores propiamente tales una importante produccioacuten de biogaacutes en Chile se obtiene de la captacioacuten de eacuteste desde rellenos sanitarios como el caso del relleno Lomas Los Colorados de la empresa KDM en la Regioacuten Metropolitana (Figura 22)
En el Km 35 al sur de Puerto Montt la empresa REXIN utiliza el biogaacutes de su relleno sanitario para calentar los liacutequidos percolados y evaporarlos en una torre eliminando
Figura 18 Co-generacioacuten con grupo electroacutegeno de 200 KW a biogaacutes en planta de Genera Austral Fuente Biotecsur
Figura 19 (A - B) Planta de biogaacutes para residuos laacutecteos de Schwager Energy en Osorno 2016Fuente Biotecsur
Figura 20 Biodigestores de material flexible tipo laguna en la Regioacuten de los Lagos 2010Fuente Biotecsur
A
B
28
Figura 21 Biodigestores en fundo ldquoEl Animardquo sector Purranque 2014Fuente Biotecsur
Figura 22 Esquema de sistema de captacioacuten y transformacioacuten del biogaacutes en energiacutea eleacutectrica en el relleno sanitario Loma Los Colorados [17]Fuente elaboracioacuten propia
Figura 23 Sistema de Biodigestioacuten Predial para 40 vacas Chiscaihue 2015Fuente Biotecsur
Figura 24 Biodigestor estructura flexible tipo laguna Reumen 2015Fuente Biotecsur
asiacute riesgos de contaminacioacuten⁵ Es importante mencionar que los rellenos sanitarios no pueden considerarse tecnologiacuteas alternativas a los biodigestores puesto que la eficiencia de captacioacuten del biogaacutes generado en eacutestos dado que se trata de contenedores abiertos a la recepcioacuten de basura (no hermeacuteticos) fluctuacutea entre un 25 y 75 [18] Ello implica un desaprovechamiento de energiacutea e importantes emisiones de metano (un potente gas con efecto invernadero) a la atmoacutesfera Asimismo por el hecho que los nutrientes se mezclan con diversas sustancias toacutexicas del resto de basura en el caso de rellenos sanitarios no se produce biofertilizante aprovechable
29 Estado actual produccioacuten y uso de biogaacutes en la Regioacuten de Los Riacuteos
En la actualidad en la regioacuten se puede dar cuenta de tres experiencias piloto de produccioacuten de biogaacutes que permitiraacute generar energiacutea teacutermica para calentar agua y utilizarla en los diferentes procesos de produccioacuten o su uso en el hogar El primer piloto es un biodigestor para una lecheriacutea 40 vacas el segundo para una lecheriacutea de 70 vacas y tres pilotos domiciliarios
Caso 1En la localidad de Chiscaihue comuna de Riacuteo Bueno en noviembre de 2015 se instaloacute un SPB para 40 vacas utilizando un pozo como estructura soportante para el biodigestor y una cuacutepula flexible con geomembrana desmontable (Figura 23) El sistema cumple con tratar los purines de forma segura y limpia y generaraacute biogaacutes para calentar 80 litros de agua a 80degC y realizar el lavado de los equipos de la sala de ordentildea
Caso 2En la comuna de Paillaco sector Reumen en noviembre de 2015 se instaloacute un SPB para 70 vacas tambieacuten con sistema de cuacutepula flexible e impermeabilizacioacuten con geomembrana inferior lo que permite trabajar grandes voluacutemenes utilizando un pozo como estructura soportante del volumen interior (Figura 24) El sistema cumple con las normativas vigentes (DS 40 y DS 90) para el tratamiento de los purines de forma segura y limpia generando biogaacutes para calentar 150 litros de agua a 80degC y realizar el lavado de los equipos de la sala de ordentildea
⁵ Fuente wwwrexincl
Relleno sanitarioCampo de pozos
Estacioacuten de succioacuten y quema
Moacutedulos generadores
Transmisioacuten
Transformadores
29
Caso 3El antildeo 2015 la Gobernacioacuten Provincial de Valdivia desarrolloacute un estudio en el marco del proceso de modernizacioacuten y mitigacioacuten de riesgos del Ministerio del Interior sobre el autoabastecimiento hiacutedrico y energeacutetico a partir de la cosecha de aguas lluvias y la produccioacuten de biogaacutes a traveacutes del tratamiento de residuos orgaacutenicos que se llevoacute a cabo en zonas rurales de las comunas de Mariquina (sector costero) Maacutefil y Los Lagos (sector cordillerano) de la provincia de Valdivia proyecto en el cual se habilitaron tres pilotos con biodigestores de proceso continuo para uso domiciliario en la Provincia de Valdivia Los biodigestores operan con estieacutercol de bovino u ovino seguacuten sea la disponibilidad de recursos en cada sector Estos pilotos pretenden estimar la viabilidad del uso de energiacuteas proveniente de la generacioacuten de biogaacutes en sectores apartados de la provincia de Valdivia revalorizando los desechos animales disponibles disminuyendo la emisioacuten de metano y contribuyendo a suplir parte de la demanda energeacutetica necesaria en los hogares de familias rurales que trabajan economiacuteas de subsistencia o con micro emprendimientos cuyos procesos necesiten de energiacutea (ejemplo Artesaniacutea en lana especiacuteficamente el tentildeido de la misma) Estos pilotos estaacuten operando desde agosto de 2015 (figura 25)
210 Experiencias tecnoloacutegicas pertinentes a produccioacuten laacutectea ganadera
En la Regioacuten de Los Lagos existe la mayor cantidad de biodigestores del paiacutes relacionados con produccioacuten laacutectea ganadera existindo 3 tipos de instalaciones
Biodigestores de estructura riacutegida con gasoacutemetro externo de capacidad industrial Este tipo de plantas estaacuten instaladas en Purranque Osorno y Puerto Octay para tratar suero de leche en la produccioacuten quesera
Biodigestores de tipo laguna con estructura superior flexible (gasoacutemetro integrado) para lecheriacuteas principalmente para lecheriacuteas pequentildeas a medianas Este tipo de biodigestores estaacuten instalados en predios lecheros para tratar los purines generados en los patios de espera utilizando el biogaacutes para generar electricidad y calor
Biodigestores de tipo estructura riacutegida y gasoacutemetro flotante principalmente para instalaciones domiciliarias y sistemas de produccioacuten a pequentildea escala Como se mencionoacute anteriormente estos modelos de biodigestores se han instalado tambieacuten en la Regioacuten de los Riacuteos para tratar los desechos de los bantildeos y excrementos de animales
En los biodigestores domiciliarios las bostas recogidas se licuan con agua para ingresarlas al biodigestor (Figura 26) Junto con el puriacuten de animales se puede ingresar las aguas negras y agregar otros desechos orgaacutenicos disponibles como ldquobagazordquo de la produccioacuten de chicha excremento de perros excremento de aves gallinas etc
Figura 25 (A - B - C) Biodigestores de estructura rigida y domo flotante en la Regioacuten de Los Riacuteos 2015Fuente Valentina Torres (A) Patricio Castro (B y C)
A
B
C
30
Figura 26 (A-B) Recoleccioacuten mezcla y llenado biodigestor domiciliario 2008Fuente Biotecsur
Figura 28 Biodigestor estructura flexible para 80 vacas Puyehue 2013Fuente Biotecsur
Es importante destacar que los biodigestores de geomembrana flexible en su mayoriacutea son bolsas con una entrada y una salida por lo que no permiten una limpieza adecuada Esto provoca que se colmate o se sature de solidos (fibra) despueacutes de 2 a 3 antildeos aproximadamente en los casos en que el sustrato que ingresa contiene mucha fibra y poca agua obligando a reemplazar la bolsa completa Es por esta razoacuten que se recomienda instalar biodigestores con cuacutepula desmontable ya sea flexible o riacutegida con gasoacutemetro (Figura 27) que permita realizar limpieza y ademaacutes instalar un buen sistema de rejilla o separacioacuten de soacutelidos antes de ingresar al biodigestor
Ambas tecnologiacuteas Estructura Riacutegida (fibra de vidrio plaacutestico) y Estructura Flexible (figura 28) estaacuten disponibles en el sur de Chile Para predios con maacutes de 11 vacas y que producen en promedio maacutes de 100 litros de purines por diacutea es conveniente considerar biodigestores de estructura flexible ya que los voluacutemenes son maacutes grandes lo que dificulta trabajar con estructuras riacutegidas por los costos de transporte y montaje
Figura 27 Biodigestor domiciliario de estructura riacutegida y cuacutepula flexible para 20 cerdos biogaacutes para cocinar 2008Fuente Biotecsur
A B
31
32
33
Alfredo Erlwein y Eliana Sotomayor
3 ESTIMACIOacuteN DE LA PRODUCCIOacuteN DE BIOMASA GENERACIOacuteN DE BIOGAacuteS Y SU POTENCIAL ENERGEacuteTICO
34
31 Estimacioacuten de las distintas biomasas residuales agropecuarias disponibles para la generacioacuten de biogaacutes en la Regioacuten de Los Riacuteos
La biomasa es toda materia orgaacutenica⁶ en su estado inicial o aquella procedente de la transformacioacuten natural o artificial de la misma La bioenergiacutea o energiacutea de la biomasa corresponde a toda la energiacutea proveniente de la quema directa de materia orgaacutenica o a traveacutes de los combustible derivados de eacutesta (ya sea en estado gaseoso como el biogaacutes o en forma liacutequida como los biodiesel) [19] El hecho de que se trate de una transformacioacuten reciente excluye de este grupo a los combustibles foacutesiles como el carboacuten el petroacuteleo o el gas natural [19] [20] Seguacuten su origen la biomasa puede clasificarse en
Natural Corresponde a toda la materia orgaacutenica que se encuentra en la naturaleza sin ninguacuten tipo de intervencioacuten humana como por ejemplo el material orgaacutenico muerto en un bosque
Residual Proveniente de procesos orgaacutenicos (como los agropecuarios) o artificializados (como los agroindustriales) Algunas veces esta biomasa puede tener alguacuten valor y es posible su recoleccioacuten pasando de ser un residuo a un insumo productivo
Agriacutecola Corresponde a la biomasa de cultivos agriacutecolas
Es importante destacar que si bien la bioenergiacutea proveniente de biomasa agriacutecola (cultivos) es teacutecnicamente posible ha sido realizada en diversos paiacuteses y presenta un dilema eacutetico en relacioacuten a la seguridad alimentaria cuando superficies de aptitud agriacutecola son utilizadas para la generacioacuten de energiacutea y no para el suministro de alimentos Adicionalmente teniendo en cuenta las proyecciones mundiales del crecimiento demograacutefico y el aumento de la degradacioacuten de tierras producto del manejo inadecuado la erosioacuten el cambio climaacutetico y la viabilidad de la bioenergiacutea a traveacutes de cultivos agriacutecolas no resulta una alternativa sostenible y justa a los combustibles foacutesiles En contraposicioacuten la bioenergiacutea y en particular el biogaacutes proveniente de residuos agriacutecolas se visualiza como una tecnologiacutea clave en la transicioacuten hacia una era de energiacuteas renovables pues no solo utiliza como insumo desechos de un proceso anterior sino que permite generar energiacutea con bajo impacto ambiental y social En consideracioacuten con lo anterior el potencial de biogaacutes soacutelo se calculoacute en base a la existencia de residuos dejaacutendose fuera los cultivos agriacutecolas en este estudio
No obstante es relevante notar que en determinadas situaciones el uso de cantidades limitadas de cultivos agriacutecolas para la produccioacuten de biogaacutes podriacutea generar beneficios y externalidades positivas en la disminucioacuten de la presioacuten sobre el bosque en el caso de comunidades rurales que dependen de lentildea para la generacioacuten de calor y cocina (ver ejemplo en capiacutetulo 334)
⁶ Compuesto proveniente de restos de organismos vivos o muertos La parte viva son las raiacuteces de las plantas bacterias lombriacuteces algas hongos etc La parte muerta son los restos muertos o en descomposicioacuten hojarascas madera y estieacutercol wwwfaoorgdocrep009ah645sAH645S05htm
La bioenergiacutea y en particular el
biogaacutes provenientes de
residuos agriacutecolas se visualizan como
una tecnologiacutea clave
en la transicioacuten hacia una era de energiacuteas renovables
35
311 Aspectos metodoloacutegicos
Para efectos de caacutelculo se consideraron diversas fuentes bibliograacuteficas disponibles en algunos casos el estudio se enfocoacute en anaacutelisis de casos detallaacutendose todos estos a lo largo del capiacutetulo Asimismo una importante base metodoloacutegica la constituyen tesis de pre y postgrado especiacuteficas en relacioacuten a estimacioacuten de potenciales de biogaacutes en la Regioacuten de Los Riacuteos [19] [20] [21] dirigidas por el primer autor de este capiacutetulo en donde se plantean estructuras y meacutetodos de investigacioacuten al tiempo que se generan bases de datos e informacioacuten relacionada Toda esta informacioacuten es actualizada en el presente estudio y ampliada a otros recursos no estudiados previamente Soacutelo se incluyeron recursos del sector agropecuario no consideraacutendose otras materias primas con potencial de produccioacuten de biogaacutes tales como los lodos de plantas de tratamiento de aguas o de salmonicultura Tampoco fueron considerados los cultivos agriacutecolas para bioenergiacutea puesto que tal como se analiza en el texto eacutestos son cuestionados ambiental y eacuteticamente a excepcioacuten de casos justificados de pequentildea escala
Dentro de los supuestos asumidos en este capiacutetulo se encuentran
Lecheriacuteas
Energiacutea biogaacutes=6 Kwhmsup3 (se asume 60 de metano) Dilucioacuten de purines constante y equivalente a 50 Periacuteodo produccioacuten lechevaca= 6 mesesantildeo⁷ Condiciones y superficie de corralanimal constante⁸ Produccioacuten de fecasanimal constante 10 del peso vivo⁹ Diferencia de pesoanimal seguacuten segmento productivo
Ferias Ganaderas
Funcionamiento 52 semanas antildeo 1 diacutea semana Permanencia de animales 15 diacuteas semana Rendimiento de estieacutercol liacutequido 40 msup3 de biogaacutes estieacutercol liacutequido
Productores de cerdos
Recoleccioacuten de estieacutercol 40 de estimacioacuten en base a diversas situaciones animales en pastoreo pastoreo con encierro nocturno y estabulacioacuten permanente
Rendimiento de estieacutercol liacutequido 60 msup3 estieacutercol liacutequido
Aves
70 msup3 biogaacutes msup3 estieacutercol
⁷ Se asume que en la AFC y pequentildea agricultura los partos y produccioacuten lechera se concentran en el periacuteodo primaveral tendiendo a la estacionalidad maacutes que al funcionamiento continuo Asimismo se asume que en este segmento productivo los periacuteodos de lactancia son menores que en los planteles altamente tecnificados o de gran escala
⁸ La cantidad de purines de un plantel estaacute determinada por la capacidad de recoleccioacuten de estieacutercol (principalmente en los patios de espera) y el grado de dilucioacuten (determinado fuertemente por la separacioacuten de aguas lluvias a traveacutes de techumbre y canaletas) La extensioacuten de los patios y techumbres variacutea sustantivamente entre planteles variabilidad que se obviacutea para efectos de caacutelculo
⁹ Como se aprecia posteriormente se establecen pesos por animal diferentes para cada tamantildeo de plantel bajo la premisa que planteles maacutes grandes y tecnificados presentaraacuten animales maacutes grandes (vacas de alta produccioacuten) que planteles menores
36
Cerveceriacuteas
El porcentaje de metano de este tipo de biogaacutes es de 70 (alto) entonces la cogeneracioacuten tiene mayor eficiencia que generacioacuten de purines en AFC logrando 3Kwh teacutermico y 25Kwh eleacutectricomsup3 de biogaacutes
En este estudio se analizoacute la biomasa residual agroalimentaria disponible en la Regioacuten de Los Riacuteos con potencial para generacioacuten de biogaacutes clasificaacutendola como biomasa residual huacutemeda y biomasa residual soacutelida (Figura 29)
Figura 29 Clasificacioacuten de biomasas agropecuarias residuales analizadas en este estudio (adaptado de CNE-GTZ [22])
BIOMASA
Biomasa soacutelida
Biomasa liacutequida
Estieacutercol aviacutecola
Industria cervecera
Estieacutercol vacuno
Estieacutercol porcino
Ferias ganaderas
Industria quesera
Residuos de matadero
Dado que las diferentes biomasas variacutean en formato (liacutequido o soacutelido) el contenido de humedad y potencial de generacioacuten de biogaacutes no son presentadas comparativamente en este capiacutetulo sino en el proacuteximo en teacuterminos de produccioacuten de biogaacutes potencial
312 Biomasa residual liacutequida
Se considera biomasa residual liacutequida a aquellos residuos que contienen menos del 10 de materia seca Entre ellos es posible destacar a los residuos provenientes del tratamiento de aguas residuales domiciliarias la agroindustria y los procesos agropecuarios (purines de porcino y vacuno) [20]
3121 Puriacuten de vacuno de lecheriacutea
El puriacuten de vacuno corresponde a la mezcla producida por las excretas y orina de las vacas el agua utilizada para el lavado de las instalaciones del plantel y las aguas lluvias captadas en los corrales de espera En el caso de las lecheriacuteas de la zona sur de Chile debido a la caracteriacutestica climaacutetica de alta pluviosidad las aguas lluvia y las aguas de lavado (de equipos e infraestructura) representan casi la mitad de los purines generados en las lecheriacuteas [20]
37
En la regiones de Los Riacuteos y Los Lagos una vaca en ordentildea produce en promedio 105 litros puriacutendiacuteasup1ordm En general la generacioacuten de purines estaacute determinada por el manejo a nivel predial el sistema de produccioacuten ya sea estabulado (con recoleccioacuten de excretas) o en base a pastoreo (excretas en potrero no son utilizables) [21] y las dimensiones del patios de espera que determinan en gran medida la cantidad del agua lluvia colectada En la Regioacuten de Los Riacuteos los animales estabulados no alcanzan el 5 por lo cual la gran mayoriacutea del estieacutercol generado de caracteriacutesticas soacutelidas no es recolectado quedando como abono en los potreros pastoreados [22]
De acuerdo a la literatura y entrevistas realizadas a productores de la regioacuten de Los Riacuteos se determinoacute que un animal produce en excretas el equivalente al 10 de su peso vivo al diacutea y la dilucioacuten de las excretas es de aproximadamente un 50 [20] lo que resulta en una produccioacuten de puriacuten equivalente al 20 del peso vivo por vaca al diacutea Es importante considerar que lo anterior estima solo el periodo colectable el que corresponde entre a 3 a 4 horas diarias por 6 meses al antildeo por vaca en el caso de las explotaciones pequentildeas y medianas
Conjuntamente se determinoacute el peso promedio de la vaca en ordentildea de acuerdo a la clasificacioacuten de estratos seguacuten tamantildeo predial Los estratos se determinaron de acuerdo a la tenencia de vacas promedio en ordentildea por productor siendo mayor el peso en los planteles de mayor tamantildeo Esta segmentacioacuten se realizoacute en base a la clasificacioacuten realizada por el Instituto Nacional de Estadiacutesticas (INE) [23] el cual define como pequentildeos productores lecheros a aquellos que poseen un rebantildeo ganado de entre 10 a 49 cabezas De la misma manera el Instituto de Desarrollo Agropecuario (INDAP) se refiere a este segmento como Agricultura Familiar Campesina (AFC)rdquo sup1sup1 Para el segmento superior a 50 vacas promedio en ordentildea se realizoacute el anaacutelisis tambieacuten en base a la informacioacuten entregada por la Encuesta de Ganado Bovino [23] Los resultados se presentan en la tabla 6 Detalles de caacutelculo y coeficientes en anexo 731
sup1sup1 Los estratos definidos para el segmento de AFC se estructuraron en base a la informacioacuten entregada por los programas de fomento SAT PAP PDTI y PRODESAL de INDAP
sup1ordm Variacutea entre 34 a 260 lt puriacuten vaca diacutea
Tabla 6 Detalle de nuacutemero de animales y produccioacuten de purines por tamantildeo de explotacioacuten
Vacas en Vacas en Pesovaca Establo Purines ordentildea ordentildea (kg)sup1sup2 (hrdiacutea) (msup3antildeo)
0 a 9 1625 450 3 3336 10 a 24 4288 450 3 8804 25 a 49 3453 500 4 10503 50 a 99 8751 500 4 26618 100 a 299 17967 550 4 60115 300 y mas 81153 600 4 296208 Total 115148 405584
Fuente elaboracioacuten propia en base a INE 2011 [23]
Un animal produce en excretas el
equivalente al 10 de su peso vivo al diacutea y la dilucioacuten de las excretas es de
aproximadamente un 50
38
De acuerdo a la tabla 6 se puede determinar que la Regioacuten de Los Riacuteos genera anualmente 405 mil msup3 de purines provenientes de la lecheriacutea de los cuales el 56 corresponde a explotaciones de pequentildeos productores
3122 Estieacutercol de porcino
El sector porcino no presenta cifras significativas en la Regioacuten de Los Riacuteos [24] A pesar de la existencia de empresas que elaboran productos en base a carne de cerdo en la regioacuten la mayoriacutea obtiene la materia prima desde criaderos ubicados en otras regiones como La Araucaniacutea y Biacuteo Biacuteo incluso a traveacutes de importaciones desde Canadaacute y Estados Unidos [25] No obstante la crianza de cerdos constituye una actividad que genera aportes a la economiacutea local especialmente en zonas rurales y sub-urbanas
Para propoacutesitos del estudio se estimoacute la disponibilidad de biomasa residual huacutemeda proveniente de la crianza de cerdo a partir de tres tamantildeos de explotacioacuten Ademaacutes se asumioacute una produccioacuten de 0003 msup3 de estieacutercoldiacutea [26] y una eficiencia de recoleccioacuten de un 40 En la tabla 7 se determina el total de cabezas de cerdo por estrato y la disponibilidad de produccioacuten anual de biomasa para este rubro en Los Riacuteos Detalles de caacutelculo y coeficientes en anexo 731
sup1sup2 Datos de peso de animales fueron obtenidos de entrevistas a productores de la Regioacuten
Tabla 7 Detalle de nuacutemero de cabezas de cerdo y produccioacuten de purines por tamantildeo de explotacioacuten en la Regioacuten de Los Riacuteos
Rango Cabezas de cerdos Estieacutercol (msup3antildeo)Menos de 50 cabezas 31924 13983Maacutes de 50 y menos de 500 1594 698Maacutes de 500 700 307Total 34218 14988
Fuente Elaboracioacuten propia en base al Censo Silvoagropecuario 2007 [24]
De acuerdo a la tabla anterior la disponibilidad de materia orgaacutenica generada por la produccioacuten de porcinos en la Regioacuten de los Riacuteos es de 15 mil msup3antildeo El segmento que corresponde a la agricultura familiar campesina (menos de 50 cabezas de porcino) genera un 93 de la biomasa total de excretas de porcinos producida en la regioacuten
3123 Ferias ganaderas
En la Regioacuten de Los Riacuteos existen dos ferias de remate FEGOSA ubicada en la comuna de Paillaco y Tattersall ubicada en la comuna de Riacuteo Bueno Para la estimacioacuten de la produccioacuten de biomasa (principalmente purines bovinos pero tambieacuten excretas de otras especies asiacute como residuos orgaacutenicos de las faenas) se utilizoacute la informacioacuten que ambos establecimientos publican semanalmente sobre precios y cantidad de animales rematados ademaacutes de la informacioacuten proveniente de entrevistas Detalle de entrevistas anexo 74
La disponibilidad de materia orgaacutenica
generada por la produccioacuten de porcinos en la Regioacuten de Los
Riacuteos es de 15 mil msup3antildeo
39 Tabla 8 Puriacuten producido seguacuten tipo de animal Tattersall Tabla 9 Puriacuten producido seguacuten tipo de animal FEGOSA
En relacioacuten al manejo de purines Tattersall almacena las aguas de lavado y posteriormente las traslada a una planta procesadora que filtra y separa los compuestos soacutelidos (excretas) de los liacutequidos Los liacutequidos son eliminados a traveacutes del alcantarillado y los soacutelidos son incorporados a las demaacutes excretas producidas semanalmente por los animales rematados y luego son retirados del recinto (anexo 742 entrevista Tattersal) FEGOSA por su parte realiza un manejo similar con las aguas de lavado Estas son almacenados en dos pozos purineros y una vez que los pozos se encuentran llenos los purines son trasladados a una planta procesadora (anexo 745 entrevista FEGOSA)
Para la determinacioacuten de la disponibilidad de biomasa residual huacutemeda de las ferias de ganado se analizaron datos de la temporada 2014 considerando 51 remates para el caso de Tattersal y 52 para FEGOSA Ademaacutes seguacuten informacioacuten recopilada en terreno se determinoacute una permanencia de 15 diacuteas promedio de los animales en ambas ferias
Los paraacutemetros utilizados para determinar la cantidad de puriacuten producido por animal se obtuvieron del estudio de Deublein y Steinhauser [32] (informacioacuten detallada en el anexo 731) En las tablas 8 y 9 se detallan las cantidades de estieacutercol liacutequido producido seguacuten tipo de animal para cada feria
Feria Tipo de Puriacuten animal Cabezasantildeo (msup3antildeo)
Bovinos 40197 123000
Tattersall Porcinos 2686 827
Ovinos 3599 1455
Equinos 7 18
Total 46489 125308
Feria Tipo de Puriacuten animal cabezasantildeo (msup3antildeo)sup1sup3
Bovinos 34676 57909
FEGOSA Porcinos 1785 280
Ovinos 1784 670
Equinos 258 664
Total 38503 59523
sup1sup3 Diferencias en produccioacuten de puriacutencabeza entre ferias se debe a diferente tipos de ganado en remates En el caso de vacunos dado por proporciones de vacas vacunos de engorda vacas de produccioacuten lechera bueyes toro de reproduccioacuten vacunos joacutevenes (2 antildeos) y ternero de crianza (1 antildeo) Vacas vacunos de engorda
Seguacuten las tablas anteriores es posible determinar que la mayor cantidad de materia orgaacutenica es producida en Tattersall la que junto con la biomasa generada por FEGOSA suman aproximadamente 185 mil msup3 de biomasa residual liacutequida proveniente de ferias ganaderas en la Regioacuten de Los Riacuteos
3124 Industria quesera
Las materias primas animales y vegetales para la elaboracioacuten de productos alimenticios generan abundantes residuos susceptibles de ser aprovechados para la produccioacuten de biogaacutes El uso de estos residuos incrementa la productividad en las plantas productoras dando simultaacuteneamente una solucioacuten a problemas ambientales
Fuente Elaboracioacuten propia Fuente Elaboracioacuten propia
40
Dentro de los residuos provenientes de la agroindustria con mayor potencial en la Regioacuten de Los Riacuteos se encuentra la industria laacutectea y caacuternica [27]
En la Regioacuten se elaboran diversos productos derivados de la leche tales como quesos queso fresco y quesillo leche fluida mantequilla crema fresca manjar yogurt y otros siendo quesos dentro de los productos con igual unidad de medida (kilogramos) el producto que presenta mayor elaboracioacuten (kg) [28] Por otro lado de la totalidad de los productos laacutecteos la produccioacuten de queso es la uacutenica que genera un residuo (o subproducto seguacuten el uso que se le deacute) de alta carga orgaacutenica llamado ldquolactosuerordquo
El lactosuero fue considerado por largo tiempo como un desecho difiacutecil de tratar y eliminar debido a las grandes cantidades producidas en la industria del queso Sin embargo actualmente es una de las materias primas maacutes usadas en el aacutembito alimentario Su principal aplicacioacuten es la alimentacioacuten animal especialmente como sustituto de la leche en la alimentacioacuten de criacuteas de rumiantes y porcinos pero tambieacuten en procesos de criacutea y engorde Sin embargo la recogida y posterior secado del lactosuero para la obtencioacuten de productos en polvo resulta uacutenicamente rentable para grandes voluacutemenes de lactosuero por lo que las pequentildeas y medianas queseriacuteas no pueden almacenar en sus instalaciones las cantidades necesarias para rentabilizar su transporte En estos casos las opciones de gestioacuten pasan por su eliminacioacuten mediante vertido la aplicacioacuten a terrenos o su uso directo en alimentacioacuten animal alternativas que sin embargo presentan riesgos tanto ambientales como sanitarios si no se realizan de manera adecuada y controlada Hoy en diacutea la posibilidad de introducir un tratamiento bioloacutegico para el lactosuero como la digestioacuten anaerobia se presenta como una opcioacuten factible que puede permitir gestionar y valorizar econoacutemicamente este sustrato gracias al aprovechamiento energeacutetico del biogaacutes [29] [25]
En la Regioacuten de Los Riacuteos la produccioacuten de queso fue de 515 millones de kilogramos durante el 2013 cifra inferior en -01 (003 millones de kilos menos) que el 2012 representando 444 del total de queso producido a nivel nacional [28] Actualmente en la Regioacuten existen 39 faacutebricas en funcionamiento autorizadas por el Servicio de Salud (anexo 732) las cuales para fines praacutecticos de este estudio seraacuten divididas en laacutectea mayor y laacutectea menor seguacuten se define a continuacioacuten
bull Laacutectea mayor corresponde a las plantas lecheras cuyos antecedentes productivos son recopilados mensualmente por la Oficina de Estudios y Poliacuteticas Agrarias ODEPA Se le denomina mayor porque entre ellas se encuentran las empresas que procesan un volumen de leche superior a la industria laacutectea menor [28]
bull Laacutectea menor corresponde a las empresas cuyos antecedentes son recopilados trimestralmente por el Instituto Nacional de Estadiacutesticas y que en general cuentan con niveles de produccioacuten menor [28]
En este estudio se asumioacute que la mayor parte de estos residuos corresponden a lactosuero sin considerar los residuos provenientes del lavado de estanques derrames u otros Ademaacutes de acuerdo a informacioacuten bibliograacutefica [27] y datos recopilados en entrevistas a productores se estimoacute que por kilogramo de queso producido se generan 9 kilogramos de suero
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Tabla 10 Generacioacuten anual de suero huacutemedo seco y materia orgaacutenica en la Regioacuten
INDUSTRIA Queso promedio Suero huacutemedo Suero seco Materia orgaacutenica anual 2013-2014 (kg) (kg) (kg) (Ton MS)Laacutectea menor 1458477 13126289 787577 689Laacutectea mayor 49843252 448589264 26915356 23551Total 51301728 461715552 27702933 24240
Seguacuten la tabla 10 la disponibilidad estimada de materia orgaacutenica proveniente de la industria quesera en la Regioacuten de Los Riacuteos es de 24 mil toneladas de las cuales el 3 corresponde a productores del segmento ldquolaacutectea menorrdquo
3125 Residuos de beneficio de ganado (mataderos)
La actividad industrial de matanza de ganado genera una gran cantidad de residuos soacutelidos de variada composicioacuten provenientes de las diferentes etapas del proceso Dentro de estos residuos soacutelidos se encuentran subproductos no utilizados (viacutesceras verdes cabezas patas) subproductos utilizados (viacutesceras rojas cuero) grasas estieacutercol contenido ruminal y decomisos de matadero Estos residuos suponen un sustrato muy adecuado para la biometanizacioacuten [30]
Aproximadamente entre un 20 y un 50 del peso del animal no es apto para el consumo [20] Por lo tanto la mayor parte de los desechos deben manejarse cuidadosamente en lo referente a su minimizacioacuten recoleccioacuten procesamiento y uso (reutilizacioacuten) lo que disminuye considerablemente los dantildeos ocasionados al medio ambiente a los recursos naturales renovables y a la salud humana [30]
Para el anaacutelisis potencial de produccioacuten de biogaacutes a partir de residuos de mataderos en la Regioacuten de Los Riacuteos en base a la metodologiacutea desarrollada por Vermehren [27] se cuantificaron los residuos de dos mataderos autorizados Frigoriacutefico Valdivia y Frigoriacutefico Balmaceda (en adelante FRIVAL y FRIGOBAL respectivamente) Para poder determinar la cantidad de residuos de beneficio de ganado soacutelo se consideraron ambas plantas de procesamiento dejando de lado otras fuentes posibles tales como mataderos clandestinos o faenamientos realizados en sectores rurales En el caso de la planta FRIGOBAL el flujo de residuos anuales se encuentra disponible en la Superintendencia de Servicios Sanitarios (SISS) y se utilizoacute como base la misma informacioacuten utilizada para la planta FRIVAL (Tabla 33 anexo 731)
De esta forma seguacuten el promedio de la produccioacuten regional de queso para laacutectea mayor y laacutectea menor entre los antildeos 2013 y 2014 con datos de ODEPA y la cantidad de suero generado por unidad de queso producido se estimoacute la generacioacuten anual de lactosuero para la regioacuten (ver tabla 10) Detalle de coeficientes de caacutelculo en tabla 32 anexo 731
La disponibilidad estimada de
materia orgaacutenica proveniente de la industria quesera
en la Regioacuten de Los Riacuteos es de
24 mil toneladas
Fuente Elaboracioacuten propia
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Para estimar los residuos de ambos mataderos se utilizoacute como base lo expuesto en la Declaracioacuten de Impacto Ambiental de la planta FRIVAL presentado en el Sistema de Evaluacioacuten Ambiental [24] en donde se caracterizan sus RILEs (tabla 34 anexo 731) El volumen del flujo diario de residuos liacutequidos generados en la planta FRIVAL es de 650 msup3 [31] asumiendo un funcionamiento de la planta durante los 365 diacuteas del antildeo De acuerdo a esto y considerando los datos presentados en las tablas 33 y 35 del anexo 731 se obtuvieron los valores de materia seca La cantidad total de materia orgaacutenica para la planta FRIVAL fue de 495 tonantildeo y FRIGOBAL 25 tonantildeo
313 Biomasa residual soacutelida
La biomasa residual soacutelida incluye a todos los productos orgaacutenicos no utilizados en las actividades agriacutecolas y ganaderas las forestales y la de los procesos de las industrias agroalimentarias y de transformacioacuten de la madera Algunos ejemplos de este tipo de biomasa son la paja el orujo desechos de poda y raleos aserriacuten residuos de matadero aceites y grasas lodos provenientes de plantas de tratamiento de aguas (industriales y domeacutesticas) residuos soacutelidos urbanos y estieacutercol aviacutecola [20]
3131 Estieacutercol aviacutecola
El estieacutercol aviacutecola se considera como biomasa residual soacutelida para las aves destinadas a la produccioacuten de carne este estieacutercol se halla mezclado con una cama de aserriacuten denominaacutendose Guano de Ave para Carne (GAC) [20]
En este estudio se clasificoacute la produccioacuten de aves para la Regioacuten de Los Riacuteos en dos estratos definidos como pequentildea y mediana explotacioacuten [32] La disponibilidad de biomasa se estimoacute asumiendo que la produccioacuten diaria de estieacutercol liacutequido por ave es de 00001 msup3 [33] [26] con una eficiencia de recoleccioacuten del 50 A continuacioacuten la tabla 11 detalla la cantidad de biomasa disponible en pequentildeas y medianas explotaciones Seguacuten eacutesta la produccioacuten anual de biomasa residual soacutelida proveniente de las pequentildeas y medianas explotaciones de la Regioacuten de Los Riacuteos es de 66 mil msup3 al antildeo
Rango Total aves Estieacutercol animal (msup3antildeo)Pequentildeas explotaciones 270000 4928Medianas explotaciones 95000 1734Total 365000 6662
Tabla 11 Estieacutercol de aves seguacuten tamantildeo de explotacioacuten
El estieacutercol aviacutecola se considera
como biomasa residual soacutelida
a diferencia del estieacutercol
bovino y que al combinarse con agua (purines)
se clasifica como biomasa liacutequida
Fuente Elaboracioacuten propia
43
3132 Industria cervecera
La elaboracioacuten de la cerveza trae consigo la generacioacuten de residuos soacutelidos tales como orujo cerveceros (o bagazo) levaduras y los lodos generados durante el tratamiento de las aguas residuales En particular el bagazo constituye un residuo con valor ganadero bovino dado su alto contenido caloacuterico y alta palatabilidad pese a sus restricciones de aprovechamiento dada su raacutepida perecibilidad En caso de no poder aprovecharse estos residuos el proceso de digestioacuten anaerobia ofrece ventajas sustanciales para el tratamiento de los residuos orgaacutenicos generados por esta industria dada la posibilidad de generar energiacutea renovable a traveacutes de la generacioacuten de biogaacutes [34] En particular el bagazo dado su contenido caloacuterico presenta una buena generacioacuten de biogaacutes
El consumo de cerveza artesanal en Chile equivale soacutelo al 2 del total del mercado de bebestibles pero ha ido creciendo con fuerza en un orden del 30 anual [35]
Debido a su popularidad la industria de la cerveza se ha ido diversificando Es por eso que hoy en diacutea se puede hablar de tres categoriacuteas los cerveceros caseros las mini cerveceriacuteas y las cerveceriacuteas industriales [36]
bull Los cerveceros caseros poseen equipos rudimentarios que permiten repetir de forma casera la misma receta en distintas producciones
bull Las mini cerveceriacuteas (cerveceros artesanales pequentildeos fabricantes) tienen un equipamiento maacutes sofisticado que el de los cerveceros caseros tanques bombas filtros entre algunos pero no llegan al nivel de industrializacioacuten que otras cerveceriacuteas
bull Las cerveceriacuteas industriales poseen mayor equipamiento y tecnologiacutea en el proceso produciendo miles de litros que son comercializados en el mercado nacional e internacional
En la Regioacuten de Los Riacuteos la produccioacuten de cerveza ha aumentado considerablemente durante los uacuteltimos antildeos existiendo actualmente un total de 23 cerveceriacuteas formalizadas y 8 en viacuteas de formalizacioacuten [37]
Del grupo de las 23 empresas formalizadas existentes en la Regioacuten de Los Riacuteos se determinoacute la produccioacuten de bagazo para 4 empresas representativas del grupo de mini cerveceriacuteas (cerveceros artesanales pequentildeos fabricantes) De acuerdo a la informacioacuten recopilada en entrevistas realizadas a los productores (anexo 77) se estimoacute una equivalencia de 3 a 4 kilos de malta por litro de cerveza y un 27 de materia seca para bagazo seguacuten lo determinado en anaacutelisis de laboratorio A continuacioacuten en la tabla 12 se detalla la produccioacuten de bagazo para cada empresa
44
Tabla 12 Produccioacuten de cerveza y bagazo para 4 empresas de la Regioacuten de Los Riacuteos
Empresas Litros cerveza antildeo Kg maltaantildeo Kg bagazoantildeoA 204000 51000 86400B 16800 4800 8132C 7680 2400 4066D 14400 4800 8132Total 242880 63000 106730
En base a informacioacuten recopilada se estimoacute que la produccioacuten de cerveza de los 4 productores presentados en la tabla 12 representan el 5 de la produccioacuten de la Regioacuten Es decir la produccioacuten de cerveza de la Regioacuten de Los Riacuteos bordea los 50 mil hectolitros lo que representa una produccioacuten de 2 mil toneladas de bagazo al antildeo
32 Potencial teoacuterico de biogaacutes a partir de las biomasas disponibles
321 Aspectos metodoloacutegicos
Este capiacutetulo tiene como objetivo estimar el potencial teoacuterico de biogaacutes es decir la metanizacioacuten de toda la materia orgaacutenica disponible seguacuten se calculoacute en el capiacutetulo anterior Es importante afirmar que pese a que los recursos de biomasa pueden variar bastante a lo largo del paiacutes o incluso el mundo la produccioacuten de biogaacutes por tipo de biomasa particular deberiacutea ser relativamente constante dado que la biodigestioacuten es un proceso relativamente invariante si se cumplen condiciones miacutenimas de funcionamiento Es por ello que utilizar datos referenciales de otros paiacuteses de condiciones similares (como paiacuteses con clima templado lluvioso como en la Regioacuten de los Riacuteos) constituye una fuente de informacioacuten relativamente confiable respecto de las producciones potenciales Desgraciadamente las tecnologiacuteas para pequentildeos y grandes predios o industrias existentes difieren mucho respecto a costos y a rendimientos por lo que realizar generalizaciones es riesgoso e impreciso Por esta razoacuten se decidioacute utilizar los factores de conversioacuten estandarizados y maacutes frecuentes en la bibliografiacutea existente de manera de lograr representatividad de la informacioacuten
En la tabla 13 se muestran los factores de conversioacuten de biogaacutes seguacuten la fuente de la biomasa estimados a partir de datos bibliograacuteficos [1] En el caso de los purines de lecheriacutea el factor de conversioacuten surge ademaacutes de la experiencia de la empresa Biotecsur en lecheriacuteas de las regiones del sur de Chile En el caso del bagazo de cerveceriacutea el valor fue estimado en base a resultados experimentales de produccioacuten de biogaacutes a partir de bagazo cervecero realizados por el autor en el Instituto de Ingenieriacutea Agraria y Suelos Universidad Austral de Chile
Fuente Elaboracioacuten propia
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Rango Total purines (msup3antildeo) Biogaacutes (msup3 antildeo) 0 a 9 3336 83408 10 a 24 8804 220095 25 a 49 10503 262572 50 a 99 26618 665441 100 a 299 60115 1502865 300 y maacutes 296208 7405211 TOTAL 405584 10139592
Tabla 13 Factores de conversioacuten de materia orgaacutenica en biogaacutes
Tabla 14 Potencial valor teoacuterico de generacioacuten de biogaacutes a partir de la digestioacuten anaeroacutebica de purines de vacunos de lecheriacutea
Biomasa Factor conversioacuten Biogaacutes (Lt) Biomasa (kg o Lt)sup1⁴ Lecheriacuteas - purines 25Queseriacutea-suero 46Ferias ganaderas-estieacutercol 40Cerdos- estieacutercol 40Aves-estieacutercol 70Bagazo de cerveceriacutea 110
De esta manera con los factores de conversioacuten y en base a las cantidades de biomasa disponibles abordadas en el capiacutetulo anterior se calcularon los potenciales regionales de biogaacutes Ademaacutes del caacutelculo de los potenciales regionales totales se calculoacute el potencial de generacioacuten de biogaacutes de la produccioacuten a pequentildea escala esto es cultivos en agricultura familiar campesina (Agricultura de Subsistencia y Pequentildeo Agricultor) produccioacuten laacutectea menor (suero) productores de cerdos de menos de 50 cabezas y pequentildeas explotaciones de aves y cerveceriacutea artesanal
322 Potencial teoacuterico de biogaacutes de biomasa residual liacutequida
3221 Puriacuten de vacuno de lecheriacutea
El caacutelculo del potencial de generacioacuten de metano a partir del puriacuten de vacuno se realizoacute para productores con menos de 50 vacas en ordentildea mediante la informacioacuten proveniente del INDAP y para productores con un plantel mayor a 50 vacas en ordentildea de acuerdo a la informacioacuten obtenida por el INE En la tabla 14 se presenta el total de purines producidos por vacunos en ordentildea en la Regioacuten de Los Riacuteos seguacuten los resultados obtenidos en el capiacutetulo 31 Sobre la base de esta informacioacuten se calculoacute un valor teoacuterico de generacioacuten de biogaacutes para cada segmento En el anaacutelisis se consideroacute que por cada msup3 de puriacuten se producen 25 msup3 de biogaacutes
sup1⁴ Kiloacutegramos en caso de residuos soacutelidos litros en caso de residuos liacutequidos
El caacutelculo del potencial de
generacioacuten de metano a partir del
puriacuten de vacuno se realizoacute para
productores con menos de 50 vacas
en ordentildea mediante la informacioacuten
proveniente de INDAP
Fuente Elaboracioacuten propia
Fuente Elaboracioacuten propia
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3222 Estieacutercol de porcino
En la tabla 15 se presenta el potencial teoacuterico de generacioacuten de biogaacutes a partir de la digestioacuten anaerobia de estieacutercol para cada tamantildeo del productor seguacuten cabezas de ganado porcino el cual fue determinado en este capiacutetulo Para los caacutelculos se consideroacute una eficiencia de recoleccioacuten de materia orgaacutenica del 40 y una produccioacuten de 40 msup3 por cada msup3 de estieacutercol
Tabla 15 Produccioacuten de biogaacutes porcino
Tabla 16 Produccioacuten estimada de biogaacutes para las industrias laacutecteas de la Regioacuten de Los Riacuteos
Rango Total estieacutercol liacutequido Biogaacutes (msup3antildeo) (msup3animalantildeo) Menos de 50 cabezas 13983 559308Maacutes de 50 y menos de 500 698 27927Maacutes de 500 307 12264Total 599499
3223 Ferias ganaderas
Para el caso de ferias ganaderas se consideroacute una produccioacuten de 40 msup3 de biogaacutes por cada msup3 de puriacuten estieacutercol Por lo tanto la produccioacuten potencial de biogaacutes al antildeo para Tatterssall y FEGOSA es de 5012331 msup3 y 2380917 msup3 respectivamente
3224 Residuos de la industria quesera
Considerando un promedio entre el valor superior e inferior del rango expuesto en el anexo 76 y un rendimiento de biogaacutes de 875 (msup3Ton MOS) se calculoacute la cantidad de biogaacutes para la industria laacutectea mayor y menor Para la industria laacutectea mayor tambieacuten se calculoacute a nivel de planta obtenieacutendose los siguientes resultados
INDUSTRIA Materia orgaacutenica (Ton MS) Biogaacutes (msup3 antildeo)Laacutectea Menor 689 602989Laacutectea Mayor 23551 20607069Total regioacuten 24240 21210058
3225 Mataderos
Para el caacutelculo de potencial de produccioacuten de biogaacutes de FRIVAL las grasas fueron separadas de los RILEs seguacuten lo sentildealado en la Declaracioacuten de Impacto Ambiental (SEIA 2005) Por lo tanto para el caacutelculo total de biogaacutes se analizoacute por una parte el potencial de las grasas y por otra el potencial del resto del RIL utilizando en ambos casos factores de conversioacuten especiacuteficos para las grasas y para el RIL
Fuente Elaboracioacuten propia
Fuente Elaboracioacuten propia
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Paraacutemetro Biogaacutes (msup3antildeo)Soacutelidos suspendidos 174331Aceites y grasas 87329TOTAL 261660
Tabla 17 Potencial de biogaacutes Planta FRIVAL
Cabe destacar que tal como se aprecia en la tabla 34 del anexo 731 los valores de soacutelidos suspendidos sumados a los de aceites y grasas son significativamente inferiores a los de la DBO5 (que es una variable indicadora de la cantidad de materia orgaacutenica disponible para los microorganismos) Sin embargo no se encontraron indicadores adecuados para transformar esta uacuteltima variable en biogaacutes por lo tanto se utilizaron los soacutelidos suspendidos y las grasas para esto de modo que es posible una subestimacioacuten del potencial para esta industria [27] Los resultados se muestran en la tabla 17
Para estimar los residuos generados en la planta FRIGOBAL se consideroacute el volumen de RILEs generados seguacuten lo sentildealado por la Superintendencia de Servicios Sanitarios informacioacuten que entregoacute a este organismo la planta de tratamiento de aguas residuales de la empresa Essal para el antildeo 2011 en la comuna de La Unioacuten [27] De acuerdo a estos datos se estimoacute el potencial de produccioacuten de biogaacutes del frigoriacutefico En la tabla 18 se sentildeala el potencial de produccioacuten de biogaacutes para ambas empresas
Tabla 18 Potencial regional de generacioacuten de biogaacutes en la industria de matadero
Planta Biogaacutes (msup3antildeo)FRIVAL 261660FRIGOBAL 13269Total 274929
323 Potencial teoacuterico de biogaacutes de biomasa residual soacutelida
3231 Estieacutercol aviacutecola
De acuerdo al total de biomasa residual determinada se calculoacute el potencial teoacuterico de biogaacutes generado a partir del estieacutercol de la crianza y engorde de aves para pequentildeas y medianas explotaciones en la Regioacuten de Los Riacuteos En la tabla 19 se presenta el potencial teoacuterico de biogaacutes generado a partir del estieacutercol de la crianza y engorde de aves para pequentildeas y medianas explotaciones de la regioacuten
Para los caacutelculos se estimoacute una eficiencia de recoleccioacuten de biomasa de un 40 y una produccioacuten de 70 msup3 de biogaacutes por cada msup3 de estieacutercol
Fuente Elaboracioacuten propia
Fuente Elaboracioacuten propia
48
Rango Estieacutercol (msup3 antildeo) Biogaacutes (msup3 antildeo)Pequentildeas explotaciones 4928 344925Medianas explotaciones 1734 121363TOTAL 6662 466288
3232 Residuos de la industria cervecera
En la tabla 20 se muestra el potencial teoacuterico regional de generacioacuten de biogaacutes a partir de los desechos soacutelidos de la industria de la cerveza Para el caacutelculo se consideroacute que por cada kilo de bagazo se producen 110 lt de biogaacutes y se asume que 4 cerveceriacuteas entrevistadas constituyen el 5 del mercado cervecero regional y un 20 de la cerveza artesanalsup1⁵ En cualquier caso el caacutelculo de biogaacutes entregado corresponde al potencial total teoacuterico regional Dado que en el caso de cerveceriacuteas grandes comuacutenmente utilizan el bagazo como subproducto para la alimentacioacuten animal el potencial praacutectico estariacutea sobre estimado
Tabla 20 Potencial de generacioacuten de biogaacutes a partir de los desechos soacutelidos de la industria de la cerveza
Tabla 19 Potencial teoacuterico de biogaacutes generado a partir del estieacutercol de aves
Empresas Bagazo kgantildeo Biogaacutes (msup3antildeo) A 86400 9504B 8132 894C 4066 447D 8132 894
Para el caacutelculo del potencial total maacuteximo se consideroacute el consumo promedio nacional por persona (36ltspersonaantildeo) aplicado a la poblacioacuten de la Regioacuten de Los Riacuteos (404400 habitantes) En el caso de la produccioacuten de pequentildea escala se consideroacute una produccioacuten total de 12 millones de litros anuales de cerveza artesanal
33 Estimacioacuten de la generacioacuten de energiacutea a partir de biogaacutes obtenido desde las distintas biomasas disponibles
331 Aspectos metodoloacutegicos
El presente capiacutetulo pretende entregar cifras referenciales respecto a la cantidad de bioenergiacutea disponible a partir de la generacioacuten con biogaacutes Para ello se consideraron los usos de biogaacutes para produccioacuten de energiacutea teacutermica (calor) y eleacutectrica Al respecto se presentaron los valores de contenido caloacuterico total y su equivalente en metros cuacutebicos de lentildea y kilos de gas licuado de manera de ponderar el valor de sustitucioacuten entre esos combustibles
sup1⁵ Incluida Cerveceriacutea Kunstmann
Fuente Elaboracioacuten propia
Fuente Elaboracioacuten propia
49
Para la cuantificacioacuten del calor utilizable (energiacutea teacutermica) se entrega el contenido caloacuterico total equivalente a una eficiencia del 100 En el caso de usar calderas de alta eficiencia (sobre 90) los valores de energiacutea teacutermica real se aproximan bastante a este valor No obstante para otros sistemas teniendo la eficiencia de la tecnologiacutea a emplear se obtiene directamente el potencial teacutermico real
La generacioacuten de energiacutea eleacutectrica se calcula con el potencial maacuteximo teoacuterico para toda la regioacuten pues la cogeneracioacuten con biogaacutes soacutelo es econoacutemicamente viable a mayor escala lo que dejariacutea fuera a la pequentildea agricultura en teacuterminos individuales pero no en teacuterminos colectivos (proyectos asociativos) Para el caso de la electricidad soacutelo se evaluacutea la utilizacioacuten de sistemas de cogeneracioacuten con motores de explosioacuten a gas por ser estos sistemas de comparativo bajo costo y alta eficiencia en relacioacuten a otras alternativas tecnoloacutegicas (eficiencia energeacutetica de 85 calor + electricidad)
Se presenta ademaacutes los equivalentes en msup3 de lentildea y kg de gas licuado como referencia a las dimensiones implicadas en fuentes alternativas comunes en la regioacuten Se utiliza lentildea por que es la opcioacuten teacutermica maacutes barata en la regioacuten y gas licuado por ser el segundo sustituto maacutes accesible teacutecnica y econoacutemicamente presentando similitudes con el biogaacutes
Para el caso del potencial de pequentildea escala soacutelo se evaluacutea el potencial teacutermico dado que los costos y eficiencias de escala de los sistemas de cogeneracioacuten soacutelo pueden lograrse desde una cantidad miacutenima de biomasa disponible que habitualmente solo es gestionada por productores de tamantildeo medio o grande
Se incluye un anaacutelisis de autosuficiencia de biogaacutes para la cocina de una familia rural campesina promedio Respecto a la estimacioacuten de autoabastecimiento como supuesto se asume que eacutestas usan hoy cocina a lentildea tienen suficiente biomasa residual disponible para el funcionamiento de un biodigestor domiciliario y en caso de que faltase se calcula el requerimiento de biomasa con recursos agriacutecolas al alcance como pequentildeas superficies de forraje o cultivos
332 Potencial regional total
Como resultado de los caacutelculos de produccioacuten de biogaacutes a partir de distintas biomasas se obtiene un potencial de generacioacuten regional anual de 403 millones de msup3 En la figura 30 se observan las contribuciones de cada tipo de biomasa al total regional En la tabla 21 se entregan los detalles de energiacutea involucrada
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Figura 30 Composicioacuten del potencial de biogaacutes regional por tipo de biomasa
Como se mencionoacute previamente para el caacutelculo del total de energiacutea generada a partir del biogaacutes potencial en la regioacuten se consideroacute un solo uso a la vez es decir 100 del biogaacutes regional utilizado para calor o para cogeneracioacuten Por ello las cifras presentadas son soacutelo referenciales al potencial teoacuterico maacuteximo En base a los potenciales regionales de produccioacuten de biogaacutes obtenidos se calcularon los valores maacuteximos posibles de producir en generacioacuten teacutermica total (combustioacuten directa) y de generacioacuten teacutermica + eleacutectrica a traveacutes de sistemas de cogeneracioacuten ambas tecnologiacuteas existentes en el mercado
En relacioacuten al potencial teacutermico se consideroacute combustioacuten directa para efectos de sustitucioacuten con lentildea utilizaacutendose una efi ciencia teacutermica de 60 equivalente a la efi ciencia que presentan las estufas de doble combustioacuten Asimismo se consideroacute un contenido caloacuterico de 5 GJmsup3 de lentildea (con 20 humedad valor promedio de distintas especies nativas maacutes usadas) [25] Con ello se utilizoacute un valor de 00072 msup3 de lentildeamsup3 de biogaacutes En el caso de gas licuado se utilizoacute un valor equivalente a 134 Kwhkg lo que da una tasa de recambio de 244 msup3 de biogaacutes kg gas licuado
POTENCIAL REGIONAL DE BIOGAacuteS
El potencial caloacuterico a partir de biogaacutes en la
Regioacuten equivaldriacutea energeacuteticamente
al 6 de la lentildea consumida
Lecheriacuteas - Purines
Queseriacutea - suero
Ferias ganaderas
Cerdos
Aves
Cerveza
Mataderos
183
1512
06
07
251
526
183 251
403 millones msup3antildeo
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Tabla 21 Potencial regional biogaacutes total y maacuteximo teoacuterico de generacioacuten de energiacutea eleacutectrica y teacutermica
Lecheriacuteas - 10139592 60837550 26282 4545204 24335020 20279183 2315purines Queseriacutea- 21210058 127260349 54976 9507684 50904140 42420116 4842suero Ferias 7393249 44359492 19163 3314120 17743797 14786497 1688ganaderasCerdos 599499 3596996 1554 268733 1438798 1198999 137Aves 466288 2797725 1209 209019 1119090 932575 106Cerveza 234805 1408828 609 105254 563531 469609 54Mataderos 274929 1649574 713 123240 659830 549858 63Total 40318419 241910515 104505 18073255 96764206 80636838 9205
sup1⁶ Corresponde al contenido caloacuterico o energiacutea total Este valor corresponde a su vez al total de energiacutea teacutermica teoacuterica Utilizando la eficiencia de combustioacuten de una tecnologiacutea a emplear determinada se obtendraacute directamente el potencial teacutermico total En el caso de calderas de alta eficiencia la eficiencia puede sobrepasar el 90
Total Biogaacutes Contenido Equivalente Equivalente gas Cogen Cogen Potenciaregional (msup3antildeo) caloacuterico total Lentildea (msup3) licuado teacutermica eleacutectrica eleacutectrica (Kwh)sup1⁶ (Kg) (Kwh) (Kwh) (Kw)
333 Potencial regional de pequentildea escala
Se presenta el potencial de produccioacuten de energiacutea teacutermica de pequentildea escala a partir de biogaacutes y su equivalencia respecto a otros combustibles alternativamente utilizados a escala equivalente a agricultura familiar campesina (AFC) Para el caacutelculo se utilizaron los valores de transformacioacuten correspondientes a los estratos de pequentildea escala de produccioacuten presentados en este capiacutetulo Especiacuteficamente para cada tipo de biomasa se incluyoacute
bull Lecheriacuteas agricultura de subsistencia y pequentildeos agricultoresbull Queseriacutea laacutectea menorbull Estieacutercol de cerdos explotaciones menores de 50 cabezasbull Estieacutercol aves pequentildeas explotacionesbull Industria cervecera cervezas artesanales
En relacioacuten a los sistemas de cogeneracioacuten estos generalmente consisten en motores de combustioacuten interna cuya potencia activa generadores eleacutectricos al tiempo que generan agua caliente a partir de su refrigeracioacuten la cual se utiliza para alimentar redes de agua caliente a edificios o grupos de viviendas conocidas como redes distritales Los valores de cogeneracioacuten asumen una eficiencia de transformacioacuten a calor y electricidad de 24 y 20 KWmsup3 de biogaacutes respectivamente En la tabla 21 se presenta la capacidad de cogeneracioacuten teacutermica y eleacutectrica para cada biomasa analizada en este estudio
En la Regioacuten de Los Riacuteos al antildeo 2010 el consumo de productos derivados de la madera para energiacutea (principalmente lentildea) fue de 1790571 msup3 esteacutereos de los cuales el 84 es residual (rural 35 y urbano 49) comercial institucional 12 e industrial 4 (INFOR 2012) De esta manera el potencial caloacuterico a partir de biogaacutes en la Regioacuten equivaldriacutea energeacuteticamente al 6 de la lentildea consumida
Fuente Elaboracioacuten propia
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Tabla 22 Potencial regional biogaacutes de pequentildea escala y valores de sustitucioacuten de otros combustibles utilizados
Lecheriacuteas - purines 566075 3396450 6987 253751 Queseriacutea - suero 602989 3617933 7443 270298Cerdos 559308 3355851 6903 250717Aves 344925 2069550 4257 154617Cerveza 58701 352207 725 26314Total 2131999 12791992 26315 955696
Sector Biogaacutes Caloacuterico total Equivalente Equivalente (msup3 antildeo) (Kwh) Lentildea (msup3) gas licuado (Kg)
334 Estimacioacuten de autoabastecimiento de biogaacutes para cocina de una familia rural promedio
El concepto de reemplazo de cocina a lentildea tradicional por cocina con quemadores a biogaacutes podriacutea ser una interesante alternativa tecnoloacutegica para familias rurales especialmente en zonas aisladas o lejanas a centros poblados Entre las ventajas que este concepto presenta pueden mencionarse
bull Aprovechamiento de fuentes de biogaacutes disponibles en los predios Como se ha explicado anteriormente en el ambiente rural existe biomasa disponible de diversa iacutendole la que puede ser aprovechada para la produccioacuten de biogaacutes
bull Permite tratamiento de residuos Los residuos orgaacutenicos soacutelidos o liacutequidos sin descomponer pueden ser fuente de vectores malos olores y patoacutegenos En cualquier caso su disposicioacuten en el suelo o cuerpos de agua debe realizarse posterior a un tratamiento De esta manera la biodigestion puede considerarse un tratamiento parcial o en algunos casos total de los residuos para su aplicacioacuten o descarte
bull Independenciaautonomiacutea energeacutetica Por lo anterior los usuarios no dependen de las condiciones externas (disponibilidad y precios en la regioacuten paiacutes o internacionalmente) brindando la posibilidad de lograr una autosuficiencia de combustible a nivel domeacutestico
bull Comodidad de operacioacuten de cocina La operacioacuten de una cocina a gas no requiere los tiempos de encendido y calentamiento que requiere una cocina a lentildea (lo maacutes usado ruralmente) y permite dosificar el uso de combustible de acuerdo a la
sup1⁷ Al respecto ver siguiente subcapiacutetulo relativo a autosuficiencia energeacutetica para cocina de familia rural promedio
sup1⁸ En el caso el periacuteodo estival en el que no se requiere calefaccioacuten y donde todo el calor residual se pierde la eficiencia de una cocina a lentildea tradicional es mucho menor llegando a valores de transformacioacuten de 003350 m3 de lentildeam3 de biogaacutes como se analiza en el siguiente subcapiacutetulo
Para la referencia a combustibles alternativos se utilizoacute el equivalente a 00123 msup3 de lentildeamsup3 de biogaacutes dada las eficiencias equivalentes al uso de cocinas a lentildea tradicionalessup1⁷ con un 35 de eficiencia de combustioacutensup1⁸ Para el caso del gas licuado se utilizoacute el mismo valor utilizado para toda la regioacuten A continuacioacuten en la tabla 22 se presentan los resultados obtenidos en este estudio referente a la capacidad de generacioacuten de energiacutea del segmento definido como pequentildea escala
El concepto de reemplazo
de cocina a lentildea tradicional por cocina con quemadores a
biogaacutes podriacutea ser una interesante
alternativa tecnoloacutegica para familias rurales
Fuente Elaboracioacuten propia
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necesidades precisas minuto a minuto Lo anterior simplifica la operacioacuten de la cocina y eleva considerablemente la eficiencia de uso
bull Mayor eficiencia energeacutetica y de recursos El sustituir una cocina a lentildea por una cocina a biogaacutes maacutes una estufa a lentildea de doble caacutemara (combustioacuten lenta) tiene importantes sinergias Dado que la eficiencia de una cocina a lentildea es de alrededor de un 35 mientras que la estufa de doble caacutemara es de aprox 60 la eficiencia para calefaccioacuten del sistema puede casi duplicarse Incluso eacutesta puede aumentarse auacuten maacutes siacute el agua caliente se obtiene a partir de un serpentiacuten instalado en la estufa de doble caacutemara en lugar de la cocina a lentildea Si a eso se le suma la mayor eficiencia para cocinar de una cocina a biogaacutes respecto a la cocina a lentildea [25] y todo el calor que no se usa antes y despueacutes de cocinar con cocina a lentildea el efecto de aumento en la eficiencia puede ser mucho mayor
bull Importante reduccioacuten de presioacuten sobre bosquesdeforestacioacuten Este punto es especialmente relevante Dado que la eficiencia caloacuterica del sistema puede duplicarse como se planteoacute en el punto anterior la demanda por lentildea puede reducirse a la mitad Ello implica una importante contribucioacuten a la disminucioacuten de la deforestacioacuten por consumo local de lentildea
Entre las desventajas de este tipo de sistemas puede mencionarse
bull Incertidumbre de aceptacioacuten de la tecnologiacutea Ante todo resulta vital conocer como eacutesta tecnologiacutea se adapta al modo de vida costumbres y conocimientos de las familias rurales de manera de saber si seraacute considerada una alternativa atractiva o no por eacutestas Al respecto el proyecto liderado por la Gobernacioacuten de Valdivia sup1⁹ seraacute clave para esclarecer esta incoacutegnita
bull Mayor complejidad de operacioacuten Naturalmente por tratarse de un sistema adicional a lo existente hoy en diacutea su operacioacuten implica nuevas actividades tales como recoleccioacuten de materia orgaacutenica y mantencioacuten baacutesica del equipo Asimismo la operacioacuten del biodigestor requiere cierto nivel de capacitacioacuten Lo anterior no debiese implicar demasiado tiempo ni alta complejidad
bull Mayor costo de inversioacuten Los biodigestores no son sistemas de bajo costo de inversioacuten por lo que en una primera etapa los costos del hogar se elevan en forma significativa lo que puede limitar a muchas familias respecto a su implementacioacuten y uso
bull Huella de carbono Paradoacutejicamente si bien un biodigestor que funciona correctamente permite reducir importantemente la huella de carbono de un hogar de no operarse correctamente o presentar fugas de gas (dado por ejemplo por malas terminaciones) puede implicar aumentar significativamente la huella de carbono de un hogar dado que el poder de efecto invernadero del metano contenido en el biogaacutes es 25 veces mayor que el del dioacutexido de carbono (CO2) que se emitiriacutea por simple combustioacuten
sup1⁹ Estudio ldquoAutoabastecimiento hiacutedrico y energeacutetico a partir de la cosecha de aguas lluvias y la produccioacuten de biogaacutes a traveacutes del tratamiento de residuos orgaacutenicos que se llevoacute a cabo en el aacuterea rural de las comunas de Mariquina (sector costero) Maacutefil y Los Lagos (sector cordillerano) de la provincia de Valdiviardquo
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Tabla 23 Ejemplo de autosuficiencia teacutermica familiar a traveacutes de la incorporacioacuten de un biodigestor domiciliario
Ndeg personas familia 4Demanda biogaacutes cocina Consumo quemador (msup3hr) 03Horas de uso quemadordiacutea sup2⁰ 22Eficiencia caloacuterica quemador biogaacutes 95Eficiencia de transmisioacuten de calor quemador biogaacutes 40Total biogaacutesfamilia (msup3antildeo) 241
Sustitucioacuten de gas licuado por biogaacutes Eficiencia caloacuterica quemador gas 95Eficiencia de transmisioacuten de calor quemador gas 40Equivalencia kg gas licuadomsup3 biogaacutes 043Equivalente gas licuado (kgantildeo) 104Equivalente $antildeo (kg gas licuado=$1100) 113946
Sustitucioacuten de lentildea para cocinar por biogaacutes Calor de lentildea (GJmsup3) sup2sup1 5Eficiencia caloacuterica estufa a lentildea 35Eficiencia de transmisioacuten de calor estufa a lentildea 20Eficiencia de uso estufa a lentildeasup2sup2 70Equivalente lentildea (msup3antildeo) 81
Oferta biogaacutes Residuos Familia Basura orgaacutenicapersonadiacutea (kg) 05Biogaacutes de basura orgaacutenicapersonadiacutea (msup3) 0075Kg de residuos humanos soacutelidospersonadiacutea 03Biogaacutes de residuos humanospersonadiacutea (msup3) 0028Total biogaacutes residuos (msup3familiaantildeo) 150 Biomasa fresca Pasto (ensilaje) Biomasa empastada promedio (ton MShaantildeo) 7Biomasa fresca (30 MS) (kgmsup2) 23Biogaacuteskg biomasa fresca (msup3) 018
sup2⁰ No incluye agua caliente bantildeosduchas (que pueden obtenerse de estufa a lentildea con serpentiacuten) sup2sup1 Lentildea con 20 humedad valor promedio de distintas especies usadas en la regioacuten (AIFBN 2008)sup2sup2 Corresponde al tiempo uacutetil cocinando Promedio invierno (90) ndash verano (50) Invierno es mayor pues el calor residual se utiliza en calefaccionar el hogar
A continuacioacuten se presenta la tabla 23 con informacioacuten referencial respecto del biogaacutes necesario para el abastecimiento de una familia promedio de 4 personas y su equivalencia de ahorro respecto de otros combustibles
Fuente Elaboracioacuten propia
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Msup2 de cultivos para autoabastecimiento Biomasa a usargas cocina Pasto Trigo (silo)Sin residuos domiciliarios 574 370Con residuos domiciliarios 216 139
De la tabla anterior puede concluirse que para autoabastecer de gas la cocina de una familia promedio se requieren soacutelo 574 msup2 de produccioacuten de pasto (en verde) en caso de no agregar los residuos orgaacutenicos de la casa En el otro extremo para lo mismo con recoleccioacuten de residuos orgaacutenicos (domeacutesticos o agriacutecolas) se requieren soacutelo 139 msup2 de trigo (en estado para ensilaje es decir en verde previo a madurez) o menos superficie si se tratase de maiacutez por ser este maacutes productivo Al contar con una cocina a biogaacutes no se requeririacutea cocinar en cocina a lentildea tradicional Con ello es posible sustituir la cocina a lentildea tradicional por una estufa de doble caacutemara (combustioacuten lenta) para la calefaccioacuten La eficiencia teacutermica de una cocina a lentildea tradicional es de aprox 35 y la estufa de doble caacutemara 60 [25] Si se considera que se ahorra la lentildea para cocinar y casi se dobla la eficiencia de combustioacuten para la calefaccioacuten con ello puede lograrse bajar a menos de la mitad la necesidad familiar de lentildea anual Para concretarse lo anterior es necesario desarrollar investigacioacuten respecto a la aplicabilidad de este concepto en el mundo rural considerando barreras teacutecnicas y culturales y evaluando los eventuales impactos que pudiesen generarse
Trigo (ensilaje)Biomasa promedio (ton MSha) (aprox 45 qqm) 104Biomasa fresca (35 MS) (kgmsup2) 30Biogaacuteskg biomasa fresca (msup3) 022
Fuente Elaboracioacuten propia
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Francisco Cerda
4 EVALUACIOacuteN ECONOacuteMICA Y SOCIAL DE SISTEMAS PREDIALES DE BIODIGESTIOacuteN
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41 Aspectos metodoloacutegicosEn este caso la evaluacioacuten econoacutemica se realiza mediante fl ujos proyectados efectuaacutendose una estimacioacuten de los ingresos y costos de produccioacuten Los ingresos de los SPB se estiman sobre la base de la generacioacuten de energiacutea proyectada en el horizonte de evaluacioacuten mientras que dentro de los costos involucrados se considera la inversioacuten inicial y los costos asociados a la mantencioacuten y produccioacuten del SPB
De los proyectos de produccioacuten de biogaacutes en base a residuos orgaacutenicos es posible que exista un amplio rango viable de costos existiendo tambieacuten la alternativa de desarrollar economiacuteas de escala en particular si la intencioacuten es la generacioacuten de electricidad a mediana y gran escala cosa que no es posible realizar en proyectos pequentildeos lo que puede presentar mayor difi cultad para rentabilizarlos
La construccioacuten de la evaluacioacuten privada de los SPB se abordaraacute en base a la formulacioacuten de un fl ujo considerando ingresos y costos calculados de acuerdo a precios de mercado La evaluacioacuten social que no se abordaraacute en eacuteste estudio considera el desarrollo de un fl ujo social que incorpora al anaacutelisis algunas externalidades benefi cios y costos de la situacioacuten sin proyecto y con proyecto en base a precios sociales (Cepal Ministerio del Desarrollo Social) En el siguiente diagrama se muestra la estructura utilizada para el anaacutelisis econoacutemico de los SPB
Por la naturaleza de un proyecto de biogaacutes es conveniente realizar un estudio de los benefi cios y costos asociados a su implementacioacuten y por tratarse de iniciativas que pueden ser fi nanciadas por empresas inversionistas o por instituciones del Estado resulta importante evaluarlas privada y socialmente
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ExternalidadesEfectos indirectos
ImpuestosSubsidios
Tipo de evaluacioacuten Valoracioacuten Componente Flujo Tipo de fl ujo
EvaluacioacutenSocial
EvaluacioacutenPrivada
(Empresa institucioacuten
persona)
Precios Sociales
Precios de
mercado(Privados)
CreacutedictosIntereses
Amortizaciones
Benefi ciosCostos
InversioacutenOperacioacuten
Flujo Social
Flujo Proyecto
Puro
Flujo Prestamista
IngresosCostos
InversioacutenOperacioacuten
Flujo Estado
Flujo Inversionista(Accionista o
duentildeo)
Figura 31 Esquema general de evaluacioacuten social y privada de un Sistema Predial de Biodigestioacuten (SPB)
Fuente Elaboracioacuten propia
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Tipos de beneficiosLos beneficios de un SPB son de diversa iacutendole existiendo tanto econoacutemicos como tambieacuten sociales La generacioacuten de biogaacutes permite usarlo de forma directa como elemento combustible utilizable en generacioacuten de calor e incluso en proyectos de mayor envergadura para generacioacuten de energiacutea eleacutectrica con el consiguiente ahorro al minimizar o dejar de utilizar la fuente energeacutetica convencional e incluso constituir una fuente de ingreso en siacute misma para proyectos de gran envergadura cuya finalidad es la produccioacuten de electricidad En teacuterminos generales los beneficios de un SPB se resumen en
bull Ingresos monetariosbull Ahorro de costos (liberacioacuten de recursos)bull Aumento de disponibilidad de energiacuteabull Otros - Revalorizacioacuten de bienes - Reduccioacuten de riesgos - Mejoramiento de la productividad - Impacto ambiental positivo - Mejoramiento de imagen - Entre otras externalidades positivas atribuibles a cada proyecto en particular
Para efectos de este estudio se ejemplificaraacute una evaluacioacuten privada para un SPB instalado en una lecheriacutea convencional que cuenta con una capacidad diaria de 70 vacas en ordentildea Se elabora ademaacutes un flujo independiente para los diferentes tipos de fuentes energeacuteticas que tenga el productor antes de la instalacioacuten del SPB es decir un flujo para lentildea gas licuado y energiacutea eleacutectrica Ademaacutes en este capitulo se abordan de manera descriptiva las externalidades positivas que pueden ser consideradas al momento de realizar la evaluacioacuten social de un proyecto de instalacioacuten de SPB
42 Valorizacioacuten de productos asociados a Sistemas Prediales de Biodigestioacuten (SPB)
El biogaacutes puede destinarse a produccioacuten de energiacutea eleacutectrica y teacutermica beneficios que son usados para la sustitucioacuten de otros combustibles En todos los casos la demanda puede estar asociada a consumos propios del productor de biogaacutes o bien de terceros 421 Ingresos en sustitucioacuten de energiacuteas (ahorro)
En un proyecto de biogaacutes es necesario valorizar la energiacutea que se produce la cual es utilizada en la sustitucioacuten de otros combustibles
Si la produccioacuten de energiacutea se destina al autoconsumo como es el caso de productores pequentildeos y medianos los ingresos corresponderaacuten a ahorros asociados a los menores retiros de energiacutea que se realicen del sistema eleacutectrico a la sustitucioacuten total o parcial del uso de lentildea o de gas licuado seguacuten sea el caso
En un proyecto de biogaacutes es
necesario valorizar la
energiacutea que se produce la cual es utilizada en la sustitucioacuten
de otros combustibles
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En este caso se contempla que la energiacutea generada seraacute principalmente del tipo teacutermica utilizada para la sustitucioacuten del gas licuado (GLP) lentildea yo electricidad La utilizacioacuten de esta energiacutea proveniente del biogaacutes constituye un ahorro para el proceso de lavado e higiene de implementos de las lecheriacuteas entre otros usos comunes
Estudio de casoPara una lecheriacutea de 70 vacas promedio en ordentildea diaria se consideran los siguientes datos
bull Se debe calentar aproximadamente 400 litros de agua al diacutea a 80degC bull Un SPB para esta capacidad (70 vacas) genera aproximadamente 59 msup3 de biogaacutes
por diacutea o su equivalente a 3 kilos de GLP diariosbull 1 msup3 de biogaacutes equivale a 5600 kcalbull 1 kg GLP equivale a 12000 kcalbull 1 kg lentildea equivale a 3500 kcal
De lo antes mencionado se desprende que para realizar esta tarea en el caso de utilizar lentildea anualmente se requieren 28 metros cuacutebicossup2sup3 La relacioacuten entre el consumo real de lentildea y el contenido energeacutetico (kcalkg lentildea) no es directa ya que mucha energiacutea se pierde en el proceso del encendido del fuego y la eficiencia termodinaacutemica dada por las caracteriacutesticas propias de cada caldera nunca es 100 En promedio 1msup3 de lentildea pesa 600 kg aproximadamente por lo que una lecheriacutea consumiriacutea anualmente alrededor de 16800 kg de lentildea o 46 kg diarios
Ademaacutes aun cuando la gran mayoriacutea de los agricultores poseen bosques propios 1msup3 de lentildea cuesta en el mercado en promedio (puesta en predio productor) aproximadamente $15000 (Diciembre 2015 - Febrero 2016) Se toma como referencia eacuteste dato para el caso de eacuteste estudio ya que una externalidad positiva asociada a la implementacioacuten de un SPB es tambieacuten disminuir la deforestacioacuten por lo cual el valor real de un metro cuacutebico de lentildea es superior que su precio de mercado
En promedio el gasto anual en energiacutea para este tipo de productor lechero en caso de adquirir los combustibles en forma externa seriacutea de
bull $15000 (metro lentildea) x 28 mts al antildeo = $420000 anual usando lentildeabull $950 ($kg GLP) x 1041 kg de GLP al antildeo = $988950 anual usando GLPbull $100 ($Kwh) x 11035 Kwh = $ 1103488 anual usando electricidad
En la siguiente tabla se presenta el detalle de la produccioacuten de biogaacutes y sus costos alternativos para los diferentes tramos de vacas en ordentildea analizados en el estudio Para efectos de la comparacioacuten entre combustibles se asume que la proporcioacuten de uso se mantiene constante independiente del tamantildeo del plantel sup2⁴
sup2sup3 Ricardo Hagedorn Paillaco comunicacioacuten personal
sup2⁴ Es de esperar que la relacioacuten de uso de combustibles no sea proporcional al tamantildeo sino que al aumentar el tamantildeo se tienda a disminuir el consumo de lentildea y a aumentar el consumo de energiacutea eleacutectrica
62
1 a 10 402 201 186 950 $17659821 5 $15000 $75000 1971 $100 $197051 6127 14114
11 a 25 803 402 372 950 $35319643 10 $15000 $150000 3941 $100 $394103 12254 28229
26 a 50 1606 803 744 950 $70639286 20 $15000 $300000 7882 $100 $788206 24507 56457
70 2248 1124 1041 950 $98895000 28 $15000 $420000 11035 $100 $1103488 34310 79040
51 a 100 3212 1606 1487 950 $141278571 40 $15000 $600000 15764 $100 $1576412 49014 112914
100 a 300 9636 4818 4461 950 $423835714 120 $15000 $1800000 47292 $100 $4729236 147043 338743
Tramos Ndeg Vacas
Produccioacuten Biogaacutes msup3
Anual
Produccioacuten Kilos de
GLP anual con SPB
Consumo kg anual de GLP sin proyecto
Precio Kilo GLP
Costo GLP Anual Sin Proyecto
Consumo Metros de Lentildea sin proyecto
En la cuarta columna de la tabla se muestra la determinacioacuten de la cantidad de GLP que se ocupa en el proceso de ordentildea en la situacioacuten sin proyecto En la tercera columna se presenta el equivalente a kilos de GLP que genera el proyecto (1msup3 de biogaacutes equivale a 050 kg GLP) siendo la diferencia entre ambos indicadores la que constituye el excedente generado en cada tramo analizado
Estas cifras corresponden a estudios y mediciones hechas en SPB ya en funcionamiento en la Regioacuten de los Lagos y por encontrarse en condiciones similares a la Regioacuten de Los Riacuteos se acercan con un buen nivel de confi anza a paraacutemetros reales para el caso de proyectos en concreto
422 Excedentes energeacuteticos
Para una lecheriacutea de 70 vacas un SPB produce aproximadamente 2248 msup3 de biogaacutes que equivalen a 1124 kg de GLP anuales por su parte el consumo de la lecheriacutea asciende a los 1041 kg de GLP anual generaacutendose un diferencial de 83 kg de GLP excedente que puede ser valorizado en $79040 por antildeo
La posibilidad de existencia y la cantidad de excedentes que genere un SPB va a depender principalmente del tipo de puriacuten directamente relacionado con la alimentacioacuten del ganado y del desarrollo de nuevas tecnologiacuteas que mejoren la efi ciencia energeacutetica Para el caso de los productores lecheros que utilicen solo energiacutea eleacutectrica en su sistema productivo el SPB reemplazaraacute el consumo de energiacutea que se requiere para el calentamiento de agua En este caso en particular un SPB no reemplaza en su totalidad el consumo eleacutectrico esto quiere decir que un SPB rebaja el gasto y no lo elimina totalmente El biogaacutes excedente se puede asumir de igual forma como un ahorro puesto que se almacena en el gasoacutemetro y se utilizaraacute en alguacuten momento sea por contingencia (ocurra alguacuten problema que haga que el SPB deje de producir biogaacutes unos diacuteas) o por su uso directo al incorporar otro artefacto
423 Costos asociados al proyecto
Los costos asociados a un SPB son baacutesicamente de dos tipos inversioacuten inicial y mantencioacuten dependiendo del tamantildeo del SPB los requerimientos de equipos
La cantidad de excedentes que genere un SPB va a depender
principalmente del tipo de puriacuten
Tabla 24 Costo energeacutetico sin proyecto y benefi cios de produccioacuten energeacutetica
Fuente Elaboracioacuten propia
63
1 a 10 402 201 186 950 $17659821 5 $15000 $75000 1971 $100 $197051 6127 14114
11 a 25 803 402 372 950 $35319643 10 $15000 $150000 3941 $100 $394103 12254 28229
26 a 50 1606 803 744 950 $70639286 20 $15000 $300000 7882 $100 $788206 24507 56457
70 2248 1124 1041 950 $98895000 28 $15000 $420000 11035 $100 $1103488 34310 79040
51 a 100 3212 1606 1487 950 $141278571 40 $15000 $600000 15764 $100 $1576412 49014 112914
100 a 300 9636 4818 4461 950 $423835714 120 $15000 $1800000 47292 $100 $4729236 147043 338743
Precio msup3 de lentildea
Costo Lentildea
Anual Sin Proyecto
Consumo Kw
anual sin proyecto
Precio Kw
Costo anual Killowatts
sin proyecto
Produccioacuten Kilowatts con SPB
Excedentes Energeacuteticos Anual (GLP)
materiales y maquinarias seraacuten proporcionales La construccioacuten puede ser realizada localmente por lo tanto la mano de obra no es en su totalidad de tipo califi cada 424 Inversioacuten
Consiste en todos los costos de diagnoacutestico disentildeo ingenieriacutea fabricacioacuten e instalacioacuten de los SPB y su puesta en marcha Los costos de inversioacuten inicial incluyen diversos iacutetems como los materiales utilizados para la fabricacioacuten completa del SPB desde el proceso de movimiento de tierra con maquinaria pesada la instalacioacuten de la membrana impermeable el disentildeo e ingenieriacutea calculista instalacioacuten de tuberiacuteas compra e instalacioacuten de equipos (motores yo generadores calderas etc) y la mano de obra necesaria para el proceso Los costos para cada tramo de nuacutemero de vacas en ordentildea en estudio seraacuten presentados en la tabla 25
Para simplifi car el anaacutelisis se utilizoacute soacutelo un biodigestor de estructura fl exible pues es la tecnologiacutea que mejor se encuadra en este rango de tamantildeos no obstante es esperable que a medida que variacutee el nuacutemero de vacas pueda aumentarse tambieacuten el grado de tecnifi cacioacuten lo que implicariacutea variaciones no proporcionales en los costos
Tramos Ndeg Vacas Inversioacuten Inicial 1 a 10 2500000
11 a 25 6500000
26 a 50 12300000
51 a 100 15000000
101 a 300 60000000
Tabla 25 Costos de inversioacuten privada
Fuente Elaboracioacuten propia
64Tramos Ndeg Vacas Costo Mantencioacuten Anual ($) 1 a 10 50000
11 a 25 80000
26 a 50 150000
51 a 100 200000
101 a 300 1000000
Tabla 26 Costos de mantencioacuten privada
Para el caso de la lecheriacutea de 70 vacas la inversioacuten inicial privada bruta (iva incluido) es de $15000000 Por su parte si se desglosa eacuteste iacutetem del total de la inversioacuten inicial del SPB el costo neto de los materiales es de aproximadamente un 80 ($10084034) y lo restante corresponde a mano de obra A modo de simplificar el anaacutelisis se usaron cifras estimadas
Visto de otro modo
$15000000 de inversioacuten inicial privada bruta iva incluido$(15000000 x 08)119=$10084034 Inversioacuten neta en materiales$(15000000 x 02)=$3000000 Costo en mano de obra$15000000-$3000000=$12000000 Costo bruto en materiales
425 Costos de operacioacuten y mantencioacuten
Se refieren a los costos de funcionamiento a lo largo de la vida uacutetil del SPB y corresponden al valor de las acciones de revisioacuten diaria por parte del personal a cargo los costos asociados a la reparacioacuten de instalaciones repintado anticorrosivos reparaciones de membranas anclajes pernos yo cualquier artefacto fiacutesico que sea parte del SPB
La mantencioacuten de este tipo de SPB requiere en promedio 15 minutos diarios de dedicacioacuten por parte del operario lo que respecta al personal que mantiene la sala de ordentildea y la limpieza de los patios no se considera pues esta labor se debe realizar con o sin SPB El operario debe realizar una inspeccioacuten visual cada diacutea de la instalacioacuten para prevenir que se atasque alguna tuberiacutea de entrada o salida que no existan fugas de biogaacutes o de biol Una labor demandante de tiempo pero que se realiza de 2 a 4 veces por antildeo es la limpieza de los decantadores que es una operacioacuten que se debe realizar con pala a mano o mecaacutenica y para efectos de caacutelculo la valorizacioacuten se realiza en horas hombre
426 Evaluacioacuten y sensibilizacioacuten privada de la inversioacuten
Para realizar la evaluacioacuten privada y sensibilizacioacuten del anaacutelisis de la lecheriacutea estudiada en el caso se consideran los siguientes supuestos
Dependiendo del combustible
utilizado actualmente se
determina el monto de inversioacuten inicial
por efecto del ahorro econoacutemico
generado por la sustitucioacuten de la
fuente de energiacuteaFuente Elaboracioacuten propia
65
bull Inversioacuten Total de construccioacuten de un SPB $15000000bull Precio de Kcal de lentildea= $0007bull Precio kg GLP $950bull Precio Kwh $100bull Precio metro lentildea $15000bull Tasa de descuento utilizada 10 12 15bull No se considera creacutedito por parte del privado (no opera la incorporacioacuten de la
cuenta intereses financieros)bull Amortizacioacuten realizada a 10 antildeosbull Horizonte de evaluacioacuten 20 antildeosbull Se evaluacutea con ahorro de alternativas de utilizacioacuten de lentildea y GLPbull El costo de materiales corresponde aproximadamente a un 80 de la inversioacuten
inicialbull El costo de mano de obra corresponde aproximadamente a un 20 de la inversioacuten
inicialbull Se asume un incremento del 3 anual para los costos de mantencioacutenbull No se aplica ahorro de impuestos por fundamentos contables que rigen en la
legislacioacuten tributaria vigente
Al efectuar la evaluacioacuten de la inversioacuten utilizando los supuestos indicados se puede sentildealar que la implementacioacuten de un SPB evaluado en un horizonte de 20 antildeos genera baja rentabilidad (del orden del 46) y una recuperacioacuten de Capital lenta (142 antildeos) lo que hace poco interesante la inversioacuten (ver Anexo 78)
Sin embargo considerando la generacioacuten de externalidades positivas las que se abordaraacuten con maacutes detalle en el capiacutetulo siguiente se ha considerado pertinente analizar escenarios que contemplen subsidio puacuteblico los que ademaacutes de rentabilizar
66
70 Vacas Antildeo 0 Antildeo 1 Antildeo 2 Antildeo 3 Antildeo 4 Antildeo 5 Antildeo 20Ingresos Ahorro lentildea $420000 $432600 $445578 $458945 $472714 $736473Excedentes $79040 $81411 $83854 $86369 $88960 $138597Beneficios Totales $499040 $514011 $529432 $545314 $561674 $875070 Costos Costo mantencioacuten -$200000 -$206000 -$212180 -$218545 -$225102 -$350701Valor residual $0 $0 $0 $0 $0 $1500000Inversioacuten inicial -$15000000 Subsdio $12692000 Aporte privado (a) -$2308000 Costos Totales -$200000 -$206000 -$212180 -$218545 -$225102 $1149299Flujo Neto -$2308000 $299040 $308011 $317252 $326769 $336572 $2024368Flujo Neto Acumulado $0 $299040 $607051 $924303 $1251072 $1587644 $9535317
Sensibilizacioacuten VANVAN 10 $1040075
VAN 12 $548052
VAN 15 $648
TIR 1500
Para el caso de la lentildea por ser un combustible de menor valor de mercado el aporte de capital maacuteximo efectuado por el inversionista para conseguir una rentabilidad del 15 es de $2308000 y el subsidio puacuteblico debe ser del orden del 85 de la Inversioacuten inicial con lo que se genera una recuperacioacuten del capital privado a los 69 antildeos
En la Tabla siguiente se realiza el ejercicio considerando la evaluacioacuten para la misma lecheriacutea del caso pero asumiendo que se utiliza como combustible a sustituir GLP
Tabla 27 Determinacioacuten del aporte privado y subsidio puacuteblico considerando sustitucioacuten de lentildea (TIR 15)
En el caso del GLP por
tratarse de un combustible
de mayor valor comercial que la
lentildea la sustitucioacuten posee un impacto
mayor en la disminucioacuten de los
costos
socialmente la inversioacuten desde el punto de vista del inversionista privado al disminuir su aporte a la inversioacuten inicial permite incrementar la rentabilidad de su capital y disminuir el periacuteodo de recuperacioacuten del mismo
En virtud de lo anterior y utilizando los mismos paraacutemetros de la evaluacioacuten realizada a continuacioacuten se presentan tres ejercicios de anaacutelisis de la rentabilidad del capital aportado por el inversionista para lo cual se incorporan diferentes niveles de subsidio puacuteblico de manera de hacer maacutes atractiva la inversioacuten privada tanto para casos de sustitucioacuten de lentildea como de GLP por ser combustibles representativos del consumo energeacutetico del segmento de productores analizados
(a) Corresponde al monto de inversioacuten al que el VAN se hace cero o se acerca a este valor
Fuente Elaboracioacuten propia(Ver anexo 78)
67
70 Vacas Antildeo 0 Antildeo 1 Antildeo 2 Antildeo 3 Antildeo 4 Antildeo 5 Antildeo 20Ingresos Ahorro GLP $98895000 $1018619 $1049177 $1080652 $1113072 $1734130Excedentes $79040 $81411 $83854 $86369 $88960 $138597Beneficios Totales $1067990 $1100030 $1133031 $1167022 $1202032 $1872727 Costos Costo mantencioacuten -$200000 -$206000 -$212180 -$218545 -$225102 -$350701Valor residual $0 $0 $0 $0 $0 $1500000Inversioacuten inicial -$15000000 Subsidio $8475000 Aporte privado (a) -$6525000 Costos Totales -$200000 -$206000 -$212180 -$218545 -$225102 $1149299Flujo Neto -$6525000 $867990 $894030 $920851 $948476 $976930 $3022026Flujo Neto Acumulado $0 $867990 $1762020 $2682870 $3631346 $4608277 $24823216
Sensibilizacioacuten VAN VAN 10 $2768871
VAN 12 $1469089
VAN 15 $1683
TIR 1500
Tabla 28 Determinacioacuten del aporte privado y subsidio puacuteblico considerando sustitucioacuten de GLP (TIR 15)
En el caso del GLP por tratarse de un combustible de mayor valor comercial que la lentildea la sustitucioacuten posee un impacto mayor en la disminucioacuten de los costos Esto permite efectuar un aporte de capital maacutes elevado y exigir al proyecto una rentabilidad al capital del 15 lo que para este caso en particular equivale a un aporte privado maacuteximo de $ 6525000 consiguiendo la recuperacioacuten del capital invertido en un periacuteodo de 69 antildeos Para tal efecto se requiere un subsidio puacuteblico miacutenimo del orden del 57 de la inversioacuten Inicial montos inferiores de subsidio generariacutean una rentabilidad del capital inferior al 15 exigido en este ejercicio
(a) Corresponde al monto de inversioacuten al que el VAN se hace cero o se acerca a este valor
Fuente Elaboracioacuten propia(Ver anexo 78)
En el siguiente ejercicio este mismo caso se sensibiliza considerando que existe un de subsidio menor al indicado previamente mostraacutendose la dependencia de este tipo de proyectos a los subsidios puacuteblicos para los SPB considerados en este estudio
68
Tabla 29 Determinacioacuten del aporte privado y subsidio puacuteblico considerando sustitucioacuten de GLP (TIR 10)
70 Vacas Antildeo 0 Antildeo 1 Antildeo 2 Antildeo 3 Antildeo 4 Antildeo 5 Antildeo 20Ingresos Ahorro GLP $98895000 $1018619 $1049177 $1080652 $1113072 $1734130Excedentes $79040 $81411 $83854 $86369 $88960 $138597Beneficios Totales $1067990 $1100030 $1133031 $1167022 $1202032 $1872727 Costos Costo mantencioacuten -$200000 -$206000 -$212180 -$218545 -$225102 -$350701Valor residual $0 $0 $0 $0 $0 $1500000Inversioacuten inicial -$15000000 Subsidio $5708000 Aporte privado (a) -$9292000 Costos Totales -$200000 -$206000 -$212180 -$218545 -$225102 $1149299Flujo Neto -$9292000 $867990 $894030 $920851 $948476 $976930 $3022026Flujo Neto Acumulado $0 $867990 $1762020 $2682870 $3631346 $4608277 $24823216
Sensibilizacioacuten VANVAN 10 $1871
VAN 12 -$1297911
VAN 15 -$2765317
TIR 1000
Al aplicar subsidios menores ademaacutes de incrementarse el aporte de capital privado la rentabilidad sobre el mismo disminuye Asiacute con niveles de subsidio a la inversioacuten inicial del orden del 38 para obtener una rentabilidad del 10 el aporte de capital debe ser de $9292000 extendieacutendose ademaacutes el periodo de recuperacioacuten hasta los 93 antildeos
Por uacuteltimo es necesario sentildealar que la sensibilizacioacuten realizada se acotoacute al tipo de caso sin embargo de acuerdo a experiencias instaladas en la zona sur de Chile este tipo de inversiones se rentabilizan mejor para los tramos de mayor cantidad de vacas donde existe una mayor generacioacuten de excedentes y se posibilita ademaacutes de la sustitucioacuten de energiacutea caloacuterica la generacioacuten de energiacutea eleacutectrica para autoabastecimiento
(a) Corresponde al monto de inversioacuten al que el VAN se hace cero o se acerca a este valor
Fuente Elaboracioacuten propia(Ver anexo 78)
Este tipo de inversiones se
rentabilizan mejor para los tramos de
mayor cantidad de vacas donde
existe una mayor generacioacuten de
excedentes y se posibilita ademaacutes
de la sustitucioacuten de energiacutea caloacuterica
la generacioacuten de energiacutea
eleacutectrica para autoabastecimiento
69
43 Externalidades y consideraciones para la evaluacioacuten social de un SPB
Para efectos de realizar el estudio de valorizacioacuten social o evaluacioacuten social de un proyecto de construccioacuten de un SPB es importante tener en cuenta que existen dos escenarios la situacioacuten sin proyecto y la situacioacuten con proyecto y la metodologiacutea seleccionada para su evaluacioacuten dependeraacute de quien efectuacutee la inversioacuten Si el financiamiento es privado se utilizaraacute la metodologiacutea de Costo-beneficio ahora si el financiamiento es de tipo puacuteblico seriacutea aconsejable realizarlo mediante la metodologiacutea de Costo-eficiencia El estudio social de eacuteste tipo de proyectos requiere de un anaacutelisis acabado distinto de la naturaleza de esta publicacioacuten razoacuten por la cual en este texto se considera de forma descriptiva una serie de externalidades positivas que la instalacioacuten de un SPB genera entre ellas
bull Disminucioacuten de oloresbull Disminucioacuten de vectores (insectos roedores etc)bull Disminucioacuten de la deforestacioacutenbull Menor emisioacuten de gas metano y disminucioacuten del efecto invernaderobull Control de malezasbull Estabilizacioacuten e higienizacioacuten de purines
Toda implementacioacuten de un SPB ademaacutes de generar ahorros energeacuteticos aporta beneficios que se desprenden de la naturaleza misma del proyecto y sus cualidades especiacuteficas bioloacutegicas
431 Disminucioacuten de olores y vectores
La disposicioacuten de los purines en los predios sin tratamiento genera olores que pueden durar varios diacuteas Esto eventualmente dependiendo de la cercaniacutea con poblados y otros predios puede generar problemas de convivencia con la comunidad los cuales podriacutean estar en desacuerdo con las emisiones de malos olores
Esto se debe principalmente a que se trata de materia orgaacutenica putrescible que genera compuestos derivados de la carga de microorganismos patoacutegenos presentes en los purines sin procesar
En base a la experiencia en los SPB que operan actualmente se ha determinado que la disposicioacuten en los campos de los purines tratados disminuyen significativamente los olores en comparacioacuten con purines frescos
432 Sustitucioacuten de lentildea menos deforestacioacuten
Debido a la generacioacuten de energiacutea de un SPB se puede sustituir diversas fuentes energeacuteticas y entre estas la lentildea constituye una fuente de energiacutea usada extensivamente por los pequentildeos agricultores quienes normalmente hacen fuego en calderas que a su vez calientan el agua con la cual realizan las labores de higiene de las herramientas y equipos de ordentildea La equivalencia energeacutetica seriacutea la siguiente
70
Un productor de 70 vacas consume unos 28 msup3 anuales La productividad sustentable de biomasa forestal (nativo) utilizada fue de 145 msup3 por hectaacuterea [28] Por lo tanto ahorrar 28 msup3 equivale a 187 ha de bosque no desforestado El ahorro de no cortar 187 ha equivale a poder vender en el mercado la lentildea ($15000 x 28=$420000) o bien no hacer uso del bosque y conservarlo
433 Menor emisioacuten de gas metano disminucioacuten del efecto invernadero
El uso de SPBs genera que el gas metano contenido en los purines sea procesado dentro de un espacio sellado para su posterior combustioacuten Se disminuyen los gases nocivos al reducir directamente la combustioacuten de lentildea y carboacuten para cocinar calentar agua calefaccionar o iluminar La combustioacuten del biogaacutes contribuye a la mitigacioacuten del calentamiento global ya que el principal constituyente del biogaacutes es el metano el cual su efecto invernadero es 21 veces maacutes contaminante que el dioacutexido de carbono CO2 Su combustioacuten es altamente recomendable pues la transformacioacuten de metano a CO2 en la combustioacuten baja en 21 veces el efecto invernadero por aacutetomo de carbono involucrado 434 Control de malezas
Los purines contienen semillas que no fueron desintegradas en el estoacutemago de los bovinos por lo cual si son dispuestos en las praderas sin procesar en un SPB estas semillas normalmente germinan y distribuyen nuevamente la maleza en el suelo haciendo maacutes difiacutecil el control por parte de los agricultores La presencia de maleza reduce la cantidad de especies nobles en las praderas destinadas a la alimentacioacuten animal disminuyendo su calidad nutritiva Con un SPB estas semillas son decantadas o descompuestas y se reduce casi totalmente su potencial de germinacioacuten final
435 Estabilizacioacuten e higienizacioacuten de purines
El principal peligro de disponer los purines frescos en un terreno agriacutecola son los agentes patoacutegenos que contiene la mezcla Sin embargo el proceso bioloacutegico de un SPB reduce significativamente la carga microbiana y de bacterias dependiendo de la temperatura y tiempo de retencioacuten Esto evita que los mismos animales se enfermen por consumir pasto o agua contaminada
436 Cumplimiento de normas medioambientales
Ante cualquier tipo de fiscalizacioacuten por parte de las autoridades sanitarias correspondientes La utilizacioacuten de un SPB fomenta indiscutiblemente el cumplimiento de las normas medioambientales
Contenido energeacutetico del biogaacutes 55Kwhmsup3 Equivalencia a GLP 1Kwh = 78gr Equivalencia en Petroacuteleo 1Kwh = 01 L Equivalencia en lentildea 1Kwh = 850 Kcal (dependiendo del tipo de bosque y humedad)
Tabla de equivalencia energeacutetica
71
En caso de estar bajo incumplimiento de la norma medioambiental de disposicioacuten de RILES y ser fiscalizado el predio por la autoridad competente las multas pueden llegar hasta los $50000000 (cincuenta millones de pesos)
437 Criterios de evaluacioacuten social
En la evaluacioacuten social de proyectos se identifican tres meacutetodos costo-beneficio costo-eficiencia y costo-efectividad La teacutecnica utilizada dependeraacute del tipo de proyecto y de queacute tan factible sea cuantificar los beneficios Para el anaacutelisis costo-beneficio el principal indicador utilizado es el valor actual neto social que no es otra cosa que el flujo de beneficios y costos sociales traiacutedos a valor presente descontados por la tasa social de descuento donde para la determinacioacuten de beneficios y costos sociales se utilizan los denominados ldquoprecios socialesrdquo La aplicacioacuten de este meacutetodo presupone que es posible identificar y cuantificar todos los beneficios relevantes asociados al proyecto lo que obviamente no es trivial
Es precisamente cuando esto no ocurre que se privilegian otras teacutecnicas aunque estas metodologiacuteas alternativas tambieacuten pueden ser aplicadas en contextos en que simplemente se opta por no medir los beneficios en el entendido que eacutestos de todos modos superaraacuten los costos Una posibilidad es el meacutetodo de costo-eficiencia donde el eacutenfasis se pone en medir adecuadamente el costo de proyectos alternativos con beneficios similares lamentablemente no es frecuente contar con otros proyectos estrictamente comparables lo que limita su aplicacioacuten adecuada y la metodologiacutea de Costo-Efectividad que actualmente no es utilizada en el Sistema Nacional de Inversiones (Agostini y Razmilic 2015)
72
73
Eliana Sotomayor
5 NORMATIVA APLICABLE A PROYECTOS DE GENERACIOacuteN DE BIOGAacuteS
74
El Sistema de Evaluacioacuten de
Impacto Ambiental (SEIA) es un
instrumento de gestioacuten ambiental
de caraacutecter preventivo
En Chile diversos oacuterganos de la Administracioacuten del Estado tienen competencias ambientales que dan lugar a permisos o pronunciamientos que deben ser obtenidos antes de emprender un proyecto de inversioacuten o modificar uno que esteacute en operacioacuten Desde marzo de 1994 existe en el paiacutes la Ley Ndeg 19300 sobre Bases Generales del Medio Ambiente que plantea entre otras cosas un Sistema de Evaluacioacuten de Impacto Ambiental (SEIA) el cual considera una serie de instrumentos de evaluacioacuten de caraacutecter preventivo respecto a las obras que se desarrollan en el territorio y el impacto que estas generan sobre el mismo De estos instrumentos posiblemente los maacutes importantes son el Estudio de Impacto Ambiental (EIA) y la Declaracioacuten de Impacto Ambiental (DIA) cuyas condiciones para el desarrollo de cada uno se sentildealan en el Articulo 10 y 11 de la ley respectivamente [38]
Sin embargo a pesar de toda la normativa vigente existe cierto desconocimiento respecto a si un proyecto o actividad debe someterse o no a dicho Sistema es por ello que se debe realizar previamente una Consulta de Pertinencia La pertinencia es la respuesta del oacutergano administrativo que aclara y determina cuaacutel es el procedimietnto legal para un proyecto Hay dos preguntas claves en materia ambiental La primera si el proyecto debe o no someterse al SEIA La segunda en caso que el proyecto deba ingresar al SEIA si debe hacerlo a traveacutes de una Declaracioacuten o de un Estudio de Impacto Ambiental [39]
Para el caso de sistemas agriacutecolas de menor tamantildeo cuya referencia se hace en este estudio la construccioacuten y funcionamiento de Sistemas Prediales de Biodigestioacuten presentan impactos menores a los que hace referencia el SEIA y generalmente se encuentran asociados a actividades ya existentes de manejo de residuos por lo cual no deben ingresar al SEIA y soacutelo requieran tramitar sus Permisos Ambientales Sectoriales (PAS) a traveacutes de los organismos vinculados a cada permiso
La magnitud de los potenciales impactos que pueda producir una planta de biogaacutes dependeraacute del tipo de sustratos utilizados (tipo de biomasa y su manejo) del tamantildeo de la planta (flujo de sustrato y digestato y cantidades almacenadas) y su cercaniacutea a centros poblados reservas de agua aacutereas protegidas o bienes ambientales en general[5] Es por ello que la normativa de caraacutecter ambiental y los PAS aplicables a un proyecto o actividad especiacutefico deben determinarse caso a caso siendo responsabilidad de cada titular evaluar su aplicacioacuten de acuerdo a las caracteriacutesticas y localizacioacuten del proyecto Para ello se hace fundamental realizar previamente la Consulta de Pertinencia
Sin perjuicio de lo anterior a continuacioacuten se sentildealan los PAS y las normativas ambientales que podriacutean aplicar para proyectos de generacioacuten produccioacuten y distribucioacuten de biogaacutes sentildealados en este estudio
De acuerdo al Nuevo Reglamento SEIA Decreto 402013 Titulo VII De los permisos y pronunciamientos ambientales sectoriales Permisos Ambientales Mixtos se deben considerar pertinentes los siguientes artiacuteculos[40]
- PAS 138 Aguas Servidas (ex PAS 91) Para la construccioacuten reparacioacuten modificacioacuten y ampliacioacuten de cualquier obra puacuteblica o particular destinada a la evacuacioacuten tratamiento o disposicioacuten final de desaguumles aguas servidas de cualquier naturaleza (artiacuteculo 138 RSEIA)
75
- PAS 139 RILEs (ex PAS 90) Para la construccioacuten reparacioacuten modificacioacuten y ampliacioacuten de cualquier obra puacuteblica o particular destinada a la evacuacioacuten tratamiento o disposicioacuten final de residuos industriales o mineros (artiacuteculo 139 RSEIA)
- PAS 140 Residuos (ex PAS 93) Para la construccioacuten reparacioacuten modificacioacuten y ampliacioacuten de cualquier planta de tratamiento de basuras y desperdicios de cualquier clase o para la instalacioacuten de todo lugar destinado a la acumulacioacuten seleccioacuten industrializacioacuten comercio o disposicioacuten final de basuras y desperdicios de cualquier clase (artiacuteculo 140 RSEIA)
En cuanto a las normativas ambientales pertinentes a proyectos de generacioacuten de biogaacutes en este estudio se consideran las siguientes
- Norma Chilena sobre Plantas de Digestioacuten Anaeroacutebica - Disentildeo y Operacioacuten (PRNCh3381) a mayo del 2016 se encuentra en proceso de estudio por parte del comiteacute teacutecnico Esta norma establece una clasificacioacuten para las plantas de digestioacuten anaeroacutebica de acuerdo a
- Tipo de materia prima [5] Materias primas de residuos de animales que requieren proceso de higienizacioacuten Materias primas provenientes de residuos vegetales que no requieren proceso de higienizacioacuten
- Tipo de fermentacioacuten empleada
Fermentacioacuten seca los procesos de fermentacioacuten seca generan biogaacutes y el digestato que puede ser aplicado como mejorador de suelos
Fermentacioacuten liacutequida Los procesos de fermentacioacuten liacutequida generan junto con el biogaacutes un efluente que se debe descargar al alcantarillado o a aguas superficiales Ademaacutes determina el tamantildeo de la planta Pequentildeas plantas de digestioacuten anaeroacutebica con una potencia instalada menor o igual a 60kw Plantas medianas de digestioacuten anaeroacutebica con una potencia instalada mayor a 60kw y menor o igual a 300kw Grandes plantas de digestioacuten anaeroacutebica con una capacidad instalada mayor a 300kw
- Norma Teacutecnica de Calidad del Digestato (NCh33752015) La norma sobre disentildeo y operacioacuten de plantas de digestioacuten anaeroacutebica establece que es indispensable para su aplicacioacuten el reconocimiento de esta norma Su vigencia se inicia el 27082015 y tiene por objetivo establecer los requisitos de calidad de los productos obtenidos a partir del proceso de digestioacuten anaeroacutebica (digestato) para su aplicacioacuten en suelos y el tipo de sustrato que puede ser sometido a eacuteste proceso
En cuanto a la seguridad de instalaciones de biogaacutes actualmente no existe una normativa oficial en Chile hasta la fecha soacutelo se ha presentado un documento a consulta puacuteblica para la aprobacioacuten del reglamento Este reglamento espera ser promulgado el 2017 y establece los requisitos miacutenimos de seguridad que deberaacuten cumplir las instalaciones de biogaacutes cuya produccioacuten es con fines energeacuteticos en las etapas de disentildeo construccioacuten operacioacuten mantenimiento reparacioacuten modificacioacuten
Norma Teacutecnica de Calidad
del Digestato (NCh33752015)
La norma sobre disentildeo y operacioacuten de plantas
de digestioacuten anaeroacutebica
establece que es indispensable
para su aplicacioacuten el
reconocimiento de eacutesta
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inspeccioacuten y teacutermino definitivo de operaciones En este documento auacuten en traacutemite de aprobacioacuten se expresa la distancia miacutenima que debe existir entre las edificaciones y equipos Determina tambieacuten los paraacutemetros de seguridad de acuerdo al tamantildeo de las instalaciones el cual se encuentra definido en la normativa respectiva (PRNCh3381) Ademaacutes establece que en el disentildeo y construccioacuten se debe tener en cuenta el uso de materiales adecuados para el manejo del biogaacutes la proteccioacuten de tuberiacuteas la limpieza del gas y la hermeticidad del proceso entre otros [31]
Finalmente se describen los procedimientos para determinar la composicioacuten del gas donde el porcentaje miacutenimo vv de metano es de 50 Ademaacutes se indica que se debe mantener registro de las composiciones y documentacioacuten de respaldo Tambieacuten el reporte de accidentes e incidentes que se debe realizar en a lo menos 24 hr donde se solicita un informe con un plazo de 30 diacuteas para instalaciones medianas y grandes [30]
Cabe destacar que estas medidas de seguridad estaacuten en proceso de modificacioacuten por lo que es indispensable determinar la normativa actualizada por cumplir en el momento que se realice el proyecto de biogaacutes ademaacutes de tener en cuenta que en Chile se estaacute en proceso de desarrollo de la normativa En la tabla 30 a continuacioacuten se revisan algunas de las especificaciones legales que actualmente son aplicables a proyectos de biogaacutes [31]
77
Tabla 30 Especificaciones legales que actualmente son aplicables a proyectos de biogaacutes
Etapa de produccioacuten
Produccioacuten
Almacenamiento
Tratamiento depuracioacuten
Transporte-distribucioacuten
Uso en instalaciones fijas
Existente aplicableLey 18410 (Gasobtencioacuten y produccioacuten distribucioacuten de energiacutea eleacutectrica) DFL 3231931 (Ley de servicios de Gas) Art 41 Art 48 1357 y 8 Art 53 sanciones Art55 (medidas cautelares de seguridad) DSS 59499 (condiciones sanitarias y ambientales de trabajo)
Ley 18410 (Gasobtencioacuten y produccioacuten distribucioacuten de energiacutea eleacutectrica) DSE 672004 (Reglamento de servicio de gas de red) DSS-59499 (condiciones sanitarias y ambientales de trabajo)
DSS 59499 (condiciones sanitarias y ambientales de trabajo)
DSE-2802009 (Reglamento de seguridad para el transporte y distribucioacuten de gas de red) DSE 672004 (Reglamento de servicio de gas de red) DSS 59499 (Condiciones sanitarias y ambientales de trabajo)
DSE-19195 (Reglamento de instaladores de gas) DSE-29805 (reglamento para la certificacioacuten de productos eleacutectricos y combustibles) OC-643302 DSS 59499 (Condiciones sanitarias y ambientales de trabajo)
DST-21191 (Normas sobre emisiones de vehiacuteculos motorizados Livianos) DST 5494 (Normas de emisioacuten aplicables a vehiacuteculos motorizados medianos) NCh 3213 Of 2010 (biometano ndash especificaciones) DSS 59499 (condiciones sanitarias y ambientales de trabajo)
Normativa auacuten sin referenciar al biogaacutesDFL 32331 Art 10 (ubicacioacuten plantas y gasoacutemetros)
DFL 32331 Art 10 (ubicacioacuten plantas y gasoacutemetros)
NCh2264Of2009 (Gas natural - especificaciones) NCh 3213Of2010 (biometano ndash especificaciones)
DSE-662007 (Reglamento de instalaciones interiores y medidores de gas) RE 207609 (Protocolos para la certificacioacuten inspeccioacuten perioacutedica y verificacioacuten de la conversioacuten de instalaciones interiores de gas) RE-125009 (Procedimiento para la autorizacioacuten y control de entidades de certificacioacuten de instalaciones interiores de Gas)RE-36808 (Declaracioacuten de instalacioacuten de centrales teacutermicas)
DST-5588 (Normas de emisioacuten aplicables a vehiacuteculos motorizados pesados) DST-21191(Normas sobre emisiones de Vehiacuteculos motorizados livianos) RE-6500 (Certificacioacuten de vehiacuteculos a gas Subsecretariacutea de Transporte)
Uso en vehiacuteculos motorizados
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79
6 CONCLUSIONES GENERALES
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Del presente estudio exploratorio se desprende que el potencial para generar biogaacutes con residuos orgaacutenicos del sector agropecuario en la Regioacuten de los Riacuteos es auspicioso y representa una oportunidad para aportar y al mismo tiempo diversificar la matriz energeacutetica de la regioacuten asiacute como para contribuir en la gestioacuten de residuos del sector avanzando en las metas regionales de sustentabilidad
La produccioacuten de biogaacutes constituye para la regioacuten una alternativa teacutecnica y socialmente valiosa como solucioacuten a la dependencia en el uso de combustibles foacutesiles y del recurso bosque nativo para la obtencioacuten de lentildea Existen hoy en diacutea proyectos exitosos en desarrollo y alternativas tecnoloacutegicas que funcionan dentro de las condiciones ambientales de la Regioacuten adaptaacutendose a los requerimientos y capacidad de los distintos recursos disponibles e instalaciones agropecuarias existentes
De acuerdo a las estimaciones realizadas en el presente estudio la digestioacuten anaeroacutebica de residuos de la agroindustria de la regioacuten presenta un potencial de produccioacuten de biogaacutes cercano a los 403 millones de msup3antildeo equivalentes a 242000 GWh de energiacutea bruta
Los principales sustratos corresponden a 53 la industria del queso (suero) 23 a lecheriacuteas (purines) y 18 a ferias ganaderas (estieacutercol-puriacuten)
En teacuterminos de la sustitucioacuten de energiacutea caloacuterica en base a lentildea la generacioacuten de calor potencial equivale al calor entregado por 104500 msup3 de lentildea (usando eficiencia de estufa de doble caacutemara) o bien a 18000 toneladas de gas licuado Esto es significativo dado que equivale al 6 del consumo actual de lentildea en la Regioacuten de Los Riacuteos
Respecto a la generacioacuten de energiacutea eleacutectrica y considerando el total teoacuterico regional correspondiente al 100 del biogaacutes utilizado en sistemas de cogeneracioacuten el potencial eleacutectrico maacuteximo corresponderiacutea a 80600 MWh o el equivalente a una potencia constante de 92 MW lo que equivale al 146 del consumo regional Esta cogeneracioacuten entregariacutea 96700 GWh como calor residual aprovechable
Conclusiones
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En relacioacuten al potencial de cambios tecnoloacutegicos innovadores la adopcioacuten de biodigestores domiciliarios en el territorio rural en conjunto con el uso de cocinas a biogaacutes especialmente en el aacutembito de la agricultura familiar campesina se vislumbra como una prometedora tecnologiacutea que podriacutea disminuir de manera importante la demanda de lentildea GLP o electricidad para cocinar permitiendo mejorar ciertos estaacutendares de comodidad y al mismo tiempo optimizar la gestioacuten de residuos orgaacutenicos tanto agropecuarios como domeacutesticos ademaacutes de su contribucioacuten a la conservacioacuten del bosque nativo
Respecto a las externalidades positivas no fue posible cuantificarlas por falta de informacioacuten y estudios regionales al respecto sin embargo se mencionan y describen como parte de este estudio Aun asiacute se destaca la importancia de avanzar en la estimacioacuten del impacto social y ambiental para favorecer su aprobacioacuten por parte de la comunidad rural y los tomadores de decisiones involucrados
Bajo las condiciones y valores de inversioacuten actual (que no considera las externalidades positivas) y seguacuten el anaacutelisis econoacutemico realizado a 20 antildeos no resulta econoacutemicamente atractivo la instalacioacuten de un SPB en los distintos segmentos estudiados De acuerdo al anaacutelisis realizado y en consideracioacuten a las externalidades identificadas las alternativas analizadas sugieren escenarios donde se justificariacutea la aplicacioacuten de subsidios Sin embargo se requiere profundizar dichos anaacutelisis considerando las diversas situaciones productivas y tecnoloacutegicas existentes asiacute como diferentes opciones de financiamiento tales como postulacioacuten a proyectos programas o subsidios puacuteblicos de asociaciones gremiales incentivos asociativos entre otros
Finalmente el resultado de este estudio permitiraacute a agricultores teacutecnicos y profesionales del aacutembito puacuteblico y privado contar con un documento de consulta que contiene informacioacuten detallada del potencial de biogaacutes disponible a partir de los residuos generados por la actividad agroindustrial en la regioacuten abriendo importantes posibilidades a la generacioacuten de energiacutea limpia no contaminante y de mayor eficiencia energeacutetica con el consiguiente aporte al desarrollo sustentable de la actividad agropecuaria en la Regioacuten de Los Riacuteos
82
7 ANEXOS
71 Anaacutelisis comparativo entre puriacuten crudo y digestadoComparacioacuten de contenido nutricional
A continuacioacuten se presenta un anaacutelisis comparativo del contenido nutricional de purines previo y posterior al paso por un biodigestor
Anaacutelisis del puriacuten sin biodigestioacuten
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Anaacutelisis del puriacuten con biodigestioacuten
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72 Anaacutelisis de residuos de fosas seacutepticas tratados con biodigestioacutenA continuacioacuten se presenta un anaacutelisis de un digestato cuya biomasa de entrada incluyoacute aguas servidas Puede apreciarse que los patoacutegenos se encuentran disminuidos estando por debajo del liacutemite de deteccioacuten
85
Paraacutemetro Flujo residuos sup1 Total sup2 Total sup2 (msup3 diacutea sup1 ) (kg MS diacutea sup1 ) (ton MS antildeo sup1 ) DBO5 2064 75327Soacutelidos Suspendidos 650 1194 436Aceites y Grasas 407 149TOTAL 1601 585
73 Caacutelculo de potenciales de biomasa y energiacutea731 Datos referenciados
Tabla 31 Potencial de produccioacuten de biogaacutes por animal [32]
Sustrato MS ()[33] MOS()[34] Rdto biogaacutes (msup3t MOS] [34] Contenido CH4 (vol )[34]
Suero 6 80 95 800 950 60 80
Tabla 32 Materia seca materia orgaacutenica rendimiento de biogaacutes y contenido de metano para el suero de leche
Tabla 33 Generacioacuten diaria y anual de residuos en materia seca expresados en kg por diacutea y toneladas por antildeo para FRIVAL
Fuente sup1Datos presentados por la planta en el SEIA (2005) y 2Altaner (2009)
Fuente Elaboracioacuten propia
Fuente Deublein D and Steinhauser A (eds) (2008) Gas Preparation in Biogas from Waste and Renewable Resources An Introduction Wiley-VCH Verlag GmbH amp Co KGaA Weinheim Germany doi 1010029783527621705ch3f
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Tabla 34 Valores de DBO5 soacutelidos suspendidos totales y aceites y grasas presentes en los RILes generados en la planta FRIVAL
Paraacutemetro Promedio ponderado (mg L sup1 ) Promedio ponderado (kg mmacrsup3 ) Carga maacutexima diaria (kg diacutea )DBO5 3175 3175 1515Soacutelidos Suspendidos 1837 1837 876Aceites y Grasas 626 0626 299
Paraacutemetro Flujo residuos sup1 Total sup2 Total sup2 (msup3 antildeo sup1) (kg antildeo sup1) (ton antildeo sup1)Soacutelidos Suspendidos 12031 22101 221Aceites y Grasas 7531 75TOTAL 29632 296
Fuente SEIA (2005)
Tabla 35 Volumen y materia seca de residuos generados por planta FRIGOBAL al antildeo
Fuente sup1 Vermehren [19] en base a SISS (2012) y sup2 Declaracioacuten de impacto ambiental planta FRIVAL [24]
732 Encuestas y entrevistas a actores relevantes
Se realizaron encuestas y entrevistas a productores de los rubros analizados con el propoacutesito de conocer la capacidad de generacioacuten de residuos y la demanda energeacutetica de sus procesos productivos
Ademaacutes se realizaron entrevistas formales a los expertos de diferentes sectores tanto empresas consultores privados sector acadeacutemico e instituciones gubernamentales entre otras que permitieron tener una visioacuten global de los diferentes sistemas productivos analizados en este estudio
733 Encuesta productores de leche (Segmento de 0-10 vacas en ordentildea)
Predio 1
El predio se encuentra ubicado en el sector de Choroico a 14 km de la comuna de Riacuteo Bueno La superficie total es de 10 heacutectareas de las cuales 7 corresponden a la unidad de negocio lecheriacutea y 3 son destinadas a la crianza de terneros La empresa cuenta con un equipo de ordentildea de 2 unidades no posee liacutenea de leche y no posee estanque enfriador Entrega en tarro
La raza predominante es Overo Colorado posee 8 vacas masas 5 vacas en ordentildea y 3 vacas secas Realiza dos ordentildeas al diacutea Los meses de mayo a septiembre no ordentildea Durante la temporada 2014 entregoacute 7300 litros de leche Las vacas estaacuten en promedio 3 horas en el patio de espera
Predio 2
El predio se encuentra ubicado en el sector de Cayurruca a 24 km de la comuna de Riacuteo Bueno La superficie total es de 20 hectaacutereas siendo la totalidad de la superficie destinada al rubro de leche 15 hectaacutereas corresponden a la unidad de negocio lecheriacutea y 5 corresponden a la unidad de negocio crianza La empresa cuenta con un equipo de ordentildea de 2 unidades no posee liacutenea de leche y cuenta con un estanque enfriador de 650 litros Realiza dos ordentildeas al diacutea
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La raza predominante del rebantildeo es Overo Negro y Holstein fresian El total de vaca masa es de 16 y tiene en ordentildea un promedio anual de 8 Posee 4 vacas secas
Durante la temporada 2014 Bruno entregoacute 35946 litros a planta No ordentildeoacute durante los meses de julio y agosto Las vacas estaacuten en promedio 4 horas en el patio de espera No tiene pozo purinero
734 Encuesta productores de leche (Segmento de 10-25 vacas en ordentildea)
Predio 1El predio se encuentra ubicado en el sector de Choroico a 20 kiloacutemetros de la comuna de Riacuteo Bueno La superficie total del predio es de 39 hectaacutereas de las cuales 20 estaacuten destinadas al rubro de la leche De eacutestas 13 hectaacutereas corresponden a la unidad de negocio lecheriacutea y 7 a la unidad de negocio crianza La empresa cuenta con un equipo de ordentildea de 2 unidades no posee liacutenea de leche y no posee tanque enfriador La sentildeora Alicia entrega leche en tarro
La raza de su rebantildeo es Overo Negro y Overo Colorado El total de vacas masas es de 29 y tiene un promedio de 24 vacas en ordentildea En promedio al antildeo tiene 6 vacas secas y 19 terneros Realiza 2 ordentildeas Durante la temporada 2014 la sentildeora Alicia comercializoacute un total de 78720 litros de leche En promedio las vacas estaacuten 4 horas en el patio de espera
Predio 2El predio se encuentra ubicado en el sector de Futahuente a 50 kiloacutemetros de la ciudad de Riacuteo Bueno La superficie total del predio es de 21 hectaacuterea de las cuales 15 corresponden a la unidad de negocio lecheriacutea y 5 a la unidad crianza La empresa cuenta con un equipo de ordentildea de 4 unidades posee liacutenea de leche y estanque enfriador de 570 litros
La raza predominante del rebantildeo lechero es Jersey Overo Negro y Overo Colorado El total de vacas masa son 20 en ordentildea tiene 16 y 4 vacas secas en promedio al antildeo
Realiza dos ordentildeas La produccioacuten de leche durante la temporada 2014 fue de 76830 litros En promedio las vacas estaacuten 4 horas en el patio de espera
735 Encuesta productores de leche (Segmento de 50-100 vacas en ordentildea)
Predio 1El predio se encuentra ubicado en el sector de Folilco a 35 kiloacutemetros de la comuna de Riacuteo Bueno La superficie total es de 342 hectaacutereas propias y 26 arrendadas
La superficie destinada al rubro de leche es de 602 hectaacutereas de las cuales 442 corresponden a la unidad de negocio lecheriacutea y 16 a la unidad de negocio crianza La empresa cuenta con un equipo de ordentildea de 6 unidades posee liacutenea de leche y estanque enfriador de 2400 litros
La raza predominante del rebantildeo lechero es Overo Colorado El total de vacas masa es de 117 de las cuales 84 estaacuten en ordentildea El nuacutemero de vacas secas en promedio son 31 Las vacas se encuentran en el patio de espera 4 horas aproximadamente Siacute posee pozo purinero
88
74 Encuesta ferias de ganado741 Encuesta Tattersall de Riacuteo Bueno
bull Capacidad maacutexima de cabezas en la feria 2500 cabezas promediobull Cantidad promedio de cabezas que existen en un determinado tiempo en el recinto Esta informacioacuten aparece en la paacutegina
web de la feria
bull Porcentaje de tipo de animales (vaquilla novillo bueyes etc) en un determinado periacuteodo de tiempo Esta informacioacuten aparece en la paacutegina web de la feria
bull Permanencia promedio de animales en el recinto Los animales pueden permanecer simplemente 2 a 3 horas como miacutenimo y como maacuteximo 48 horas Pero lo normal es que el animal se encuentre en el recinto aproximadamente 24 horas
742 Procedimiento para deshacerse de los desechos (bostas y purines)
bull Bostas Despueacutes de ponerle aserriacuten a los corrales las bostas son extraiacutedas con pala y trasladadas con carretilla a un lugar especiacutefico del recinto para que luego semanalmente sean trasladadas a Curarrehue
bull Purines (Juan Carrasco) Los purines despueacutes del manguereo y tambieacuten con ayuda de la pendiente llegan a los desaguumles los cuales estaacuten proacuteximos a los corrales para posteriormente ser conducidos a una planta procesadora que realiza un filtrado separando los soacutelidos de los liacutequidos Los soacutelidos son trasladados al recinto donde son acumuladas las bostas y los liacutequidos caen en el alcantarillado
743 Cantidad promedio de desechos (bostas y purines) en un determinado tiempo
bull Desechos soacutelidos Potencialmente 4000 Kg a 6000kg
bull Desechos liacutequidos No tienen cifras especiacuteficas ya que son desprendidos en el alcantarillado
744 Encuesta FEGOSA Paillaco (Carlos Rocha)
bull Capacidad maacutexima de cabezas en la feria 1700 cabezas promedio
bull Cantidad promedio de cabezas que existen en un determinado periodo de tiempo en el recinto Esta informacioacuten aparece en la paacutegina web de la feria
bull Porcentaje de tipo de animales (vaquilla novillo bueyes etc) en un determinado periodo de tiempo Esta informacioacuten aparece en la paacutegina web de la feria
bull Permanencia promedio de animales en el recinto Los animales pueden irse de inmediato o permanecer como maacuteximo 48 horas Pero lo normal es que el animal se encuentre en el recinto aproximadamente 24 horas
745 Procedimiento para deshacerse de los desechos (bostas y purines)
bull Bostas Despueacutes de ponerle aserriacuten a los corrales las bostas son extraiacutedas con pala y trasladadas con carretilla a un lugar especiacutefico del recinto para que luego semanalmente sean trasladadas a Curarrehue
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bull Purines Los purines despueacutes del manguereo y tambieacuten con ayuda de la pendiente llegan a los desaguumles los cuales estaacuten proacuteximos a los corrales Posteriormente son conducidos a 2 pozos purineros de capacidad de 10000 litros cada uno Una vez llenos son traslados por un camioacuten de FEROSOR a una planta procesadora en Puerto Montt
746 Cantidad promedio de desechos (bostas y purines) en un determinado tiempo
bull Desechos soacutelidos Potencialmente 3000 Kg a 4000kg bull Desechos purines Potencialmente 20000 litros entre 1 a 2 semanas tendriacutea que ser trasladado por FEROSOR
75 Entrevista criaderos de aves751 Agriacutecola y aviacutecola ciudad de Valdivia La Aviacutecola se dedica a la venta de insumos agriacutecolas y a la venta de aves de carne y ponedoras El criadero se encuentra ubicado en las dependencias comerciales de la aviacutecola La capacidad maacutexima del recinto es de aproximadamente 2000 aves El mayor porcentaje de su produccioacuten estaacute orientado a la venta de pollos Broiler los que promedian el 80 del total Ademaacutes se comercializan gallinas y patos los cuales promedian 12 y 8 respectivamente
El mayor problema que presenta la aviacutecola en el proceso productivo es la calefaccioacuten de la sala donde se mantienen las aves El duentildeo de la empresa sentildeala que cuando iniciaron el negocio se usaban laacutemparas incandescentes a petroacuteleo pero con los antildeos las nuevas tecnologiacuteas y el cambio en la valorizacioacuten de los combustibles ha favorecido el uso de la calefaccioacuten en base a energiacutea eleacutectrica Actualmente el costo promedio mensual en electricidad para calefaccionar la sala de mantenimiento de las aves fluctuacutea entre los $400000 a los $500000 pesos
La empresa proyecta establecer caacutemaras incubadoras por lo cual estima que su consumo de energiacutea eleacutectrica aumentaraacute en un 20
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76 Entrevista productores de quesoNelson Pizarro Lago Ranco sector Huaimen (Ayudante del productor Juan Pizarro)
Sectores de ventaEn ferias de Corral Valdivia y Lago Ranco
Precio de venta del queso$4400kiloiquestSe dedica soacutelo a la produccioacuten de quesoSolamente queseriacuteaiquestCompra la leche o tiene sus propias vacasCompro la leche trabajando aproximadamente 1200 litros diariosiquestCuantos kilos de queso produce en un determinado tiempo150 kg ndash 140 kg de queso diario (15 quesos)iquestCuantos litros de suero produce en un determinado tiempo8 litros por kilo de quesoiquestDiariamente se produce 800-900 litros de sueroSe desprende aproximadamente el 80 del total de la lecheiquestLa calidad de la leche afecta a la produccioacuten de sueroSiacute afecta Cuando la leche es maacutes gruesa se desprende entre un 60 a un 70 del total de la lecheNatalia Unioacuten Lago Ranco sector CayurrucaSectores de ventaEn ferias de Valdivia y Lago Ranco
Precio de venta del queso$3500kiloiquestSoacutelo se dedica a la produccioacuten de quesoSolamente queseriacuteaiquestCompra la leche o tiene sus propias vacasCompro la leche trabajando aproximadamente 800 litros diariosiquestCuaacutentos kilos de queso produce en un determinado tiempo90 kg a 100 kg de queso diario (10 quesos)iquestCuaacutentos litros de suero produce en un determinado tiempo8 a 9 litros por kilo de quesoiquestDiariamente se produce 500 a 600 litros de sueroSe desprende aproximadamente entre 80 iquestLa Calidad de la leche afecta a la produccioacuten de sueroSi afecta cuando la leche es maacutes gruesa se desprende un 70 del total de la leche
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77 Encuesta industria cervezaSe realizaron entrevistas a 4 cerveceriacuteas artesanales de la Regioacuten todas localizadas en Valdivia Las cerveceriacuteas fueron
bull Cuello Negrobull 3 Puentesbull JBellobull El Growler
En general la entrevista recopiloacute los datos teacutecnico-productivos necesarios para la estimacioacuten del potencial de produccioacuten de biogaacutes de cada cerveceriacutea Adicionalmente se consultoacute sobre los planes de expansioacuten y la visioacuten de crecimiento del sector en el corto y mediano plazo
Al respecto Cerveza Cuello Negro pretende duplicar su produccioacuten en un plazo de aproximadamente dos antildeos El resto de las cerveceriacuteas consultadas si bien expresaron intensiones y visioacuten optimista respecto de su expansioacuten no especificaron metas o cantidades
Consultadas sobre su visioacuten acerca del potencial de crecimiento del sector cervecero artesanal Cristiaacuten Olivares de Cuello Negro afirmoacute que es virtualmente indefinido ldquoLa cerveza artesanal considerando Kunstmann y Kross acapara aproximadamente un 2 del mercado Considerando que en USA es del 15 la posibilidades de crecimiento son muy grandesrdquo destacoacute Misma opinioacuten expresoacute Javier Bello de Cerveza JBello ldquoLa cerveceriacutea artesanal tiene mucho potencial le estaacute quitando volumen a la cerveceriacutea industrial que hoy tiene maacutes del 90 del mercado Asiacute que son miles y miles de litrosrdquo enfatizoacute el emprendedor Finalmente Joel Driver de Cerveceriacutea El Growler tambieacuten considera que el potencial de crecimiento es enorme ldquoEn USA hay cerveceriacuteas artesanales que producen 20 veces lo que produce Kunstmann El mercado de USA igual es gigante pero aquiacute falta mucho todaviacutea tanto en la Regioacuten como en el paiacutes En ese sentido considerando el bajo porcentaje de las artesanales en el mercado de las cervezas cuesta mucho ponerse un liacutemiterdquo explicoacute
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Tabla 36
Sensibilizacioacuten VANVAN 10 -$5706129VAN 12 -$7005911VAN 15 -$8473317TIR 460
Fuente Elaboracioacuten propia
Caso 70 Vacas Antildeo 0 Antildeo 1 Antildeo 2 Antildeo 3 Antildeo 4 Antildeo 5 Antildeo 6 Antildeo 7 Antildeo 8 Antildeo 9 Antildeo 10 Antildeo 11 Antildeo 12 Antildeo 13 Antildeo 14 Antildeo 15 Antildeo 16 Antildeo 17 Antildeo 18 Antildeo 19 Antildeo 20Ingresos Ingresos Ahorro lentildea $420000 $432600 $445578 $458945 $472714 $486895 $501502 $516547 $532043 $548005 $564445 $581378 $598820 $616784 $635288 $654346 $673977 $694196 $715022 $736473Excedentes $79040 $81411 $83854 $86369 $88960 $91629 $94378 $97209 $100126 $103129 $106223 $109410 $112692 $116073 $119555 $123142 $126836 $130641 $134560 $138597Beneficios Totales $499040 $514011 $529432 $545314 $561674 $578524 $595880 $613756 $632169 $651134 $670668 $690788 $711512 $732857 $754843 $777488 $800813 $824837 $849582 $875070 Costos Costo mantencioacuten -$200000 -$206000 -$212180 -$218545 -$225102 -$231855 -$238810 -$245975 -$253354 -$260955 -$268783 -$276847 -$285152 -$293707 -$302518 -$311593 -$320941 -$330570 -$340487 -$350701Valor residual $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $1500000Inversioacuten inicial -$15000000 Subsdio $12692000 Aporte privado -$2308000 Costos Totales -$200000 -$206000 -$212180 -$218545 -$225102 -$231855 -$238810 -$245975 -$253354 -$260955 -$268783 -$276847 -$285152 -$293707 -$302518 -$311593 -$320941 -$330570 -$340487 $1149299Flujo Neto -$2308000 $299040 $308011 $317252 $326769 $336572 $346669 $357069 $367781 $378815 $390179 $401885 $413941 $426360 $439150 $452325 $465895 $479871 $494268 $509096 $2024368Flujo Neto Acumulado $0 $299040 $607051 $924303 $1251072 $1587644 $1934313 $2291383 $2659164 $3037979 $3428158 $3830043 $4243985 $4670344 $5109494 $5561819 $6027714 $6507585 $7001853 $7510948 $9535317
Caso 70 Vacas Antildeo 0 Antildeo 1 Antildeo 2 Antildeo 3 Antildeo 4 Antildeo 5 Antildeo 6 Antildeo 7 Antildeo 8 Antildeo 9 Antildeo 10 Antildeo 11 Antildeo 12 Antildeo 13 Antildeo 14 Antildeo 15 Antildeo 16 Antildeo 17 Antildeo 18 Antildeo 19 Antildeo 20Ingresos Ahorro GLP $98895000 $1018619 $1049177 $1080652 $1113072 $1146464 $1180858 $1216284 $1252772 $1290355 $1329066 $1368938 $1410006 $1452306 $1495876 $1540752 $1586974 $1634584 $1683621 $1734130Excedentes $79040 $81411 $83854 $86369 $88960 $91629 $94378 $97209 $100126 $103129 $106223 $109410 $112692 $116073 $119555 $123142 $126836 $130641 $134560 $138597Beneficios Totales $1067990 $1100030 $1133031 $1167022 $1202032 $1238093 $1275236 $1313493 $1352898 $1393485 $1435289 $1478348 $1522698 $1568379 $1615431 $1663894 $1713810 $1765225 $1818181 $1872727 Costos Costo mantencioacuten -$200000 -$206000 -$212180 -$218545 -$225102 -$231855 -$238810 -$245975 -$253354 -$260955 -$268783 -$276847 -$285152 -$293707 -$302518 -$311593 -$320941 -$330570 -$340487 -$350701Valor residual $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $1500000Inversioacuten inicial -$15000000 Subsidio $5708000 Aporte privado -$9292000 Costos Totales -$200000 -$206000 -$212180 -$218545 -$225102 -$231855 -$238810 -$245975 -$253354 -$260955 -$268783 -$276847 -$285152 -$293707 -$302518 -$311593 -$320941 -$330570 -$340487 $1149299Flujo Neto -$9292000 $867990 $894030 $920851 $948476 $976930 $1006238 $1036425 $1067518 $1099544 $1132530 $1166506 $1201501 $1237546 $1274673 $1312913 $1352300 $1392869 $1434655 $1477695 $3022026Flujo Neto Acumulado $0 $867990 $1762020 $2682870 $3631346 $4608277 $5614515 $6650941 $7718459 $8818003 $9950533 $11117039 $12318540 $13556086 $14830759 $16143671 $17495971 $18888841 $20323496 $21801191 $24823216
Sensibilizacioacuten VANVAN 10 $1040075VAN 12 $548052VAN 15 $648TIR 1500
Sensibilizacioacuten VANVAN 10 $1871VAN 12 -$1297911VAN 15 -$2765317TIR 1000
FLUJO FINANCIERO SIN SUBSIDIO EN BASE A GLP
FLUJO FINANCIERO CON SUBSIDIO (85) EN BASA A LENtildeA
Caso 70 Vacas Antildeo 0 Antildeo 1 Antildeo 2 Antildeo 3 Antildeo 4 Antildeo 5 Antildeo 6 Antildeo 7 Antildeo 8 Antildeo 9 Antildeo 10 Antildeo 11 Antildeo 12 Antildeo 13 Antildeo 14 Antildeo 15 Antildeo 16 Antildeo 17 Antildeo 18 Antildeo 19 Antildeo 20Ingresos Ahorro GLP $98895000 $1018619 $1049177 $1080652 $1113072 $1146464 $1180858 $1216284 $1252772 $1290355 $1329066 $1368938 $1410006 $1452306 $1495876 $1540752 $1586974 $1634584 $1683621 $1734130Excedentes $79040 $81411 $83854 $86369 $88960 $91629 $94378 $97209 $100126 $103129 $106223 $109410 $112692 $116073 $119555 $123142 $126836 $130641 $134560 $138597Beneficios Totales $1067990 $1100030 $1133031 $1167022 $1202032 $1238093 $1275236 $1313493 $1352898 $1393485 $1435289 $1478348 $1522698 $1568379 $1615431 $1663894 $1713810 $1765225 $1818181 $1872727 Costos Costo mantencioacuten -$200000 -$206000 -$212180 -$218545 -$225102 -$231855 -$238810 -$245975 -$253354 -$260955 -$268783 -$276847 -$285152 -$293707 -$302518 -$311593 -$320941 -$330570 -$340487 -$350701Valor residual $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $1500000Inversioacuten inicial -$15000000 Subsidio $0 Aporte privado -$15000000 Costos Totales -$200000 -$206000 -$212180 -$218545 -$225102 -$231855 -$238810 -$245975 -$253354 -$260955 -$268783 -$276847 -$285152 -$293707 -$302518 -$311593 -$320941 -$330570 -$340487 $1149299Flujo Neto -$15000000 $867990 $894030 $920851 $948476 $976930 $1006238 $1036425 $1067518 $1099544 $1132530 $1166506 $1201501 $1237546 $1274673 $1312913 $1352300 $1392869 $1434655 $1477695 $3022026Flujo Neto Acumulado $0 $867990 $1762020 $2682870 $3631346 $4608277 $5614515 $6650941 $7718459 $8818003 $9950533 $11117039 $12318540 $13556086 $14830759 $16143671 $17495971 $18888841 $20323496 $21801191 $24823216
FLUJO FINANCIERO PRIVADO CON SUBSIDIO (38) EN BASE A GLP
78 Anaacutelisis Econoacutemico
93
Caso 70 Vacas Antildeo 0 Antildeo 1 Antildeo 2 Antildeo 3 Antildeo 4 Antildeo 5 Antildeo 6 Antildeo 7 Antildeo 8 Antildeo 9 Antildeo 10 Antildeo 11 Antildeo 12 Antildeo 13 Antildeo 14 Antildeo 15 Antildeo 16 Antildeo 17 Antildeo 18 Antildeo 19 Antildeo 20Ingresos Ingresos Ahorro lentildea $420000 $432600 $445578 $458945 $472714 $486895 $501502 $516547 $532043 $548005 $564445 $581378 $598820 $616784 $635288 $654346 $673977 $694196 $715022 $736473Excedentes $79040 $81411 $83854 $86369 $88960 $91629 $94378 $97209 $100126 $103129 $106223 $109410 $112692 $116073 $119555 $123142 $126836 $130641 $134560 $138597Beneficios Totales $499040 $514011 $529432 $545314 $561674 $578524 $595880 $613756 $632169 $651134 $670668 $690788 $711512 $732857 $754843 $777488 $800813 $824837 $849582 $875070 Costos Costo mantencioacuten -$200000 -$206000 -$212180 -$218545 -$225102 -$231855 -$238810 -$245975 -$253354 -$260955 -$268783 -$276847 -$285152 -$293707 -$302518 -$311593 -$320941 -$330570 -$340487 -$350701Valor residual $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $1500000Inversioacuten inicial -$15000000 Subsdio $12692000 Aporte privado -$2308000 Costos Totales -$200000 -$206000 -$212180 -$218545 -$225102 -$231855 -$238810 -$245975 -$253354 -$260955 -$268783 -$276847 -$285152 -$293707 -$302518 -$311593 -$320941 -$330570 -$340487 $1149299Flujo Neto -$2308000 $299040 $308011 $317252 $326769 $336572 $346669 $357069 $367781 $378815 $390179 $401885 $413941 $426360 $439150 $452325 $465895 $479871 $494268 $509096 $2024368Flujo Neto Acumulado $0 $299040 $607051 $924303 $1251072 $1587644 $1934313 $2291383 $2659164 $3037979 $3428158 $3830043 $4243985 $4670344 $5109494 $5561819 $6027714 $6507585 $7001853 $7510948 $9535317
Caso 70 Vacas Antildeo 0 Antildeo 1 Antildeo 2 Antildeo 3 Antildeo 4 Antildeo 5 Antildeo 6 Antildeo 7 Antildeo 8 Antildeo 9 Antildeo 10 Antildeo 11 Antildeo 12 Antildeo 13 Antildeo 14 Antildeo 15 Antildeo 16 Antildeo 17 Antildeo 18 Antildeo 19 Antildeo 20Ingresos Ahorro GLP $98895000 $1018619 $1049177 $1080652 $1113072 $1146464 $1180858 $1216284 $1252772 $1290355 $1329066 $1368938 $1410006 $1452306 $1495876 $1540752 $1586974 $1634584 $1683621 $1734130Excedentes $79040 $81411 $83854 $86369 $88960 $91629 $94378 $97209 $100126 $103129 $106223 $109410 $112692 $116073 $119555 $123142 $126836 $130641 $134560 $138597Beneficios Totales $1067990 $1100030 $1133031 $1167022 $1202032 $1238093 $1275236 $1313493 $1352898 $1393485 $1435289 $1478348 $1522698 $1568379 $1615431 $1663894 $1713810 $1765225 $1818181 $1872727 Costos Costo mantencioacuten -$200000 -$206000 -$212180 -$218545 -$225102 -$231855 -$238810 -$245975 -$253354 -$260955 -$268783 -$276847 -$285152 -$293707 -$302518 -$311593 -$320941 -$330570 -$340487 -$350701Valor residual $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $1500000Inversioacuten inicial -$15000000 Subsidio $5708000 Aporte privado -$9292000 Costos Totales -$200000 -$206000 -$212180 -$218545 -$225102 -$231855 -$238810 -$245975 -$253354 -$260955 -$268783 -$276847 -$285152 -$293707 -$302518 -$311593 -$320941 -$330570 -$340487 $1149299Flujo Neto -$9292000 $867990 $894030 $920851 $948476 $976930 $1006238 $1036425 $1067518 $1099544 $1132530 $1166506 $1201501 $1237546 $1274673 $1312913 $1352300 $1392869 $1434655 $1477695 $3022026Flujo Neto Acumulado $0 $867990 $1762020 $2682870 $3631346 $4608277 $5614515 $6650941 $7718459 $8818003 $9950533 $11117039 $12318540 $13556086 $14830759 $16143671 $17495971 $18888841 $20323496 $21801191 $24823216
Caso 70 Vacas Antildeo 0 Antildeo 1 Antildeo 2 Antildeo 3 Antildeo 4 Antildeo 5 Antildeo 6 Antildeo 7 Antildeo 8 Antildeo 9 Antildeo 10 Antildeo 11 Antildeo 12 Antildeo 13 Antildeo 14 Antildeo 15 Antildeo 16 Antildeo 17 Antildeo 18 Antildeo 19 Antildeo 20Ingresos Ahorro GLP $98895000 $1018619 $1049177 $1080652 $1113072 $1146464 $1180858 $1216284 $1252772 $1290355 $1329066 $1368938 $1410006 $1452306 $1495876 $1540752 $1586974 $1634584 $1683621 $1734130Excedentes $79040 $81411 $83854 $86369 $88960 $91629 $94378 $97209 $100126 $103129 $106223 $109410 $112692 $116073 $119555 $123142 $126836 $130641 $134560 $138597Beneficios Totales $1067990 $1100030 $1133031 $1167022 $1202032 $1238093 $1275236 $1313493 $1352898 $1393485 $1435289 $1478348 $1522698 $1568379 $1615431 $1663894 $1713810 $1765225 $1818181 $1872727 Costos Costo mantencioacuten -$200000 -$206000 -$212180 -$218545 -$225102 -$231855 -$238810 -$245975 -$253354 -$260955 -$268783 -$276847 -$285152 -$293707 -$302518 -$311593 -$320941 -$330570 -$340487 -$350701Valor residual $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $1500000Inversioacuten inicial -$15000000 Subsidio $0 Aporte privado -$15000000 Costos Totales -$200000 -$206000 -$212180 -$218545 -$225102 -$231855 -$238810 -$245975 -$253354 -$260955 -$268783 -$276847 -$285152 -$293707 -$302518 -$311593 -$320941 -$330570 -$340487 $1149299Flujo Neto -$15000000 $867990 $894030 $920851 $948476 $976930 $1006238 $1036425 $1067518 $1099544 $1132530 $1166506 $1201501 $1237546 $1274673 $1312913 $1352300 $1392869 $1434655 $1477695 $3022026Flujo Neto Acumulado $0 $867990 $1762020 $2682870 $3631346 $4608277 $5614515 $6650941 $7718459 $8818003 $9950533 $11117039 $12318540 $13556086 $14830759 $16143671 $17495971 $18888841 $20323496 $21801191 $24823216
94
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bull Eduardo Aldunate 2009 Planificacioacuten estrateacutegica preparacioacuten y evaluacioacuten de proyectos CEPAL Santiago Chilebull Nassir Sapag Chain Reinaldo Sapag 2012 Preparacioacuten y evaluacioacuten de proyectos McGrawhill Santiago Chilebull Ernesto Fontaine 1990 Evaluacioacuten social de proyectos tercera edicioacuten Ediciones Universidad Catoacutelica Santiago Chilebull Enfoques complementarios para la evaluacioacuten social de proyectos Claudio Agostini y Slaven Razmilic CEP 2015 Propuesta
de Poliacutetica Publica Ndeg 12 de 2015
96
97
AGRADECIMIENTOSInstituto de Ingenieriacutea Agraria y Suelos IIAS Facultad de Ciencias Agrarias de
la Universidad Austral de Chile y al profesor Dante Pinochet
Gobernacioacuten Provincial de ValdiviaPatricio Candiacutea y Fabiaacuten Silva INDAP Regioacuten de Los Riacuteos
Claudio Aguirre Ramiacuterez Servicio de Evaluacioacuten Ambiental (SEA) Regioacuten de Los Riacuteos
Karla Mass Centro Transdisciplinario de Estudios Ambientales y Desarrollo Humano Sostenible (CEAM-UACH)
Matiacuteas Erraacutezuriz Genera Austral
Agricultores Regioacuten de Los Lagos y de Los RiacuteosResi Reinecke Purranque
Ricardo Bornscheuer Entre LagosAlejandro Astete Osorno
Elfrida Grothusen PurranqueRicardo Hagedorn PaillacoEdgar Endress Riacuteo BuenoAviacutecola Camilo Henriacutequez
A todos los profesionales teacutecnicos productores y empresarios que colaboraron con informacioacuten para realizar este estudio
Poliacutetica Regional de Desarrollo Silvoagropecuario 2014 - 2018
El presente documento es producto
de un trabajo de investigacioacuten de
caraacutecter exploratorio sobre el potencial
de produccioacuten y utilizacioacuten de biogaacutes
en explotaciones silvoagropecuarias
de la Regioacuten de Los Riacuteos con eacutenfasis en
la pequentildea y mediana agricultura Su
fi nalidad fue reunir antecedentes que
orienten la toma de decisiones puacuteblicas
y privadas incluyendo informacioacuten
teacutecnica y econoacutemica que deacute cuenta
del potencial de implementacioacuten
de proyectos de biogaacutes de origen
agropecuario en la Regioacuten de los Riacuteos
10
11
INTRODUCCIOacuteN1
12
En la Regioacuten de Los Riacuteos el sector silvoagropecuario representa el 13 del Producto Interno Bruto y genera el 25 del empleo siendo parte importante del motor econoacutemico regional Es por esta razoacuten que la Estrategia Regional de Desarrollo 2009-2019 establecioacute como imperativo disentildear y ejecutar una poliacutetica orientada a su fortalecimiento La implementacioacuten de esta poliacutetica se desarrolla con eacutenfasis en la investigacioacuten e innovacioacuten para hacer del sector silvoagropecuario y alimentario un sector maacutes competitivo y sustentable que potencie su rol de motor econoacutemico de la regioacuten con especial relevancia en los pequentildeos y medianos productores quienes seraacuten los principales beneficiarios de este instrumento
El presente documento es producto de un trabajo de investigacioacuten de caraacutecter exploratorio sobre el potencial de produccioacuten y utilizacioacuten de biogaacutes en explotaciones silvoagropecuarias de la Regioacuten de Los Riacuteos con eacutenfasis en la pequentildea y mediana agricultura Su finalidad fue reunir antecedentes que orienten la toma de decisiones puacuteblicas y privadas incluyendo informacioacuten teacutecnica y econoacutemica que deacute cuenta del potencial de implementacioacuten de proyectos de biogaacutes de origen agropecuario en la Regioacuten de los Riacuteos Para ello se trabajoacute tanto con informacioacuten secundaria (estudios manuales reportes tesis libros publicaciones cientiacuteficas etc) como con informacioacuten primaria proveniente de las experiencias de miembros del equipo de trabajo del estudio asiacute como de entrevistas a actores relevantes de los diversos rubros con potencial de produccioacuten de biogaacutes
El capiacutetulo dos de esta investigacioacuten hace referencia a los principios y conceptos baacutesicos de la produccioacuten de biogaacutes al anaacutelisis de las alternativas tecnoloacutegicas existentes para su produccioacuten asiacute como del estado actual del arte en la produccioacuten y el uso del biogaacutes tanto en el mundo como en el paiacutes y la regioacuten en particular
El capiacutetulo tres presenta una estimacioacuten de las distintas biomasas agropecuarias residuales disponibles en la regioacuten para la generacioacuten de biogaacutes incluyendo biomasas soacutelidas o liacutequidas provenientes de la produccioacuten pecuaria (lecheriacutea porcinos aves ferias ganaderas) asiacute como de la agroindustria (queso cerveza mataderos) Asimismo se calculan los potenciales teoacutericos de biogaacutes y su energiacutea caloacuterica a partir de las distintas biomasas disponibles Para ello se utilizan factores de conversioacuten especiacuteficos para cada biomasa y atendiendo a las caracteriacutesticas de las explotaciones locales
Finalmente se estima la generacioacuten de energiacutea teacutermica y eleacutectrica seguacuten corresponda a partir del biogaacutes potencial de las distintas biomasas disponibles Tambieacuten se incluye un anaacutelisis de autosuficiencia de biogaacutes para la cocina de una familia rural campesina promedio con algunos caacutelculos respecto a las implicancias en eficiencia energeacutetica y economiacutea
La presente publicacioacuten se realiza por encargo del Instituto de Desarrollo Agropecuario (INDAP) en el marco de la Poliacutetica Regional de Desarrollo Silvoagropecuario a traveacutes del Programa de Valorizacioacuten de Residuos de la Actividad Silvoagropecuaria con financiamiento del Gobierno Regional
13
Se analiza en forma exploratoria
el potencial de produccioacuten y
utilizacioacuten de biogaacutes en explotaciones
silvoagropecuarias de la Regioacuten de Los
Riacuteos con eacutenfasis en la pequentildea y
mediana agricultura
El cuarto capiacutetulo aborda una evaluacioacuten econoacutemica de la implementacioacuten de Sistemas Prediales de Biodigestioacuten (SPB) lo que implica produccioacuten y uso de biogaacutes para pequentildeos y medianos productores agroalimentarios Se calculan beneficios costos econoacutemicos y sociales relativos a la implementacioacuten de un SPB mediante un estudio de flujos proyectados ingresos y costos de produccioacuten mantencioacuten y operacioacuten En el aacutembito de la evaluacioacuten mantencioacuten y operacioacuten ademaacutes de un anaacutelisis baacutesico del impacto y de las externalidades positivas que un proyecto de esta naturaleza conlleva
En el capiacutetulo final se analizan las normativas vigentes que regulan tanto los distintos proyectos de generacioacuten de biogaacutes como los procesos productivos asociados y sus eventuales impactos en el medioambiente
14
15
Mario Aacutevila Grothusen
2 DESCRIPCIOacuteN Y ANAacuteLISIS DE ALTERNATIVAS TECNOLOacuteGICAS PARA LA PRODUCCIOacuteN DE BIOGAacuteS
16
21 Aspectos metodoloacutegicos
En el presente capiacutetulo se revisoacute bibliografiacutea se incorporaron experiencias visitadas consultas a encargados de biodigestores y la experiencia del autor que cuenta con una decena de proyectos de Biogaacutes ejecutados y en funcionamiento De esta manera se procedioacute a realizar una siacutentesis del estado del arte del biogaacutes desde lo maacutes general hasta llegar a los casos particulares en la Regioacuten de Los Riacuteos haciendo hincapieacute en detalles teacutecnicos especiacuteficos de diferentes modelos de biodigestores y los diversos materiales que se usan en su construccioacuten
22 Digestioacuten anaeroacutebica historia y actualidadLas primeras menciones sobre biogaacutes se remontan al antildeo 1600 En el siglo XVI el cientiacutefico y naturalista Alessandro Volta realizo los primeros experimentos de combustioacuten de biogaacutes producido en pantanos En el antildeo 1890 se construye el primer biodigestor a escala aplicada en la India y en 1896 en Exeter Inglaterra las laacutemparas de alumbrado puacuteblico eran alimentadas por el gas recolectado de los digestores que fermentaban los lodos cloacales de la ciudad
Tras la primera guerra mundial comienzan a difundirse en Europa las llamadas faacutebricas productoras de biogaacutes cuyo producto se empleaba en tractores y automoacuteviles de la eacutepoca (figura 1) En todo el mundo se difunden los denominados tanques Imhoff para el tratamiento de aguas cloacales colectivas y el biogaacutes producido se utilizoacute para el funcionamiento de las propias plantas en vehiacuteculos municipales y en algunas ciudades se lo llegoacute a inyectar en la red de gas comunal
Durante los antildeos de la Segunda Guerra Mundial comienza la difusioacuten de los biodigestores a nivel rural tanto en Europa como en China e India que se transforman en liacutederes en la materia Esta difusioacuten se ve interrumpida por el faacutecil acceso a los combustibles foacutesiles de las deacutecadas posteriores Recieacuten en 1970 producto de una crisis energeacutetica se reinicia con gran iacutempetu la investigacioacuten y difusioacuten del biogaacutes en todo el mundo incluyendo la gran mayoriacutea de los paiacuteses latinoamericanos [1] [2] [3]
Figura 1 (A - B) Buses funcionando con biogaacutes durante la segunda guerra mundial y posterior a ellasup1
sup1 Fuente httpcommunitybysesigncouk
En 1896 en Exeter Inglaterra
las laacutemparas de alumbrado puacuteblico eran
alimentadas por el gas recolectado de los digestores que fermentaban los
lodos cloacales de la ciudad
A B
17
Figura 2 Esquema de un biodigestor en base a purinesFuente Biotecsur
Las uacuteltimas dos deacutecadas han sido especialmente fructiacuteferas en cuanto a descubrimientos sobre el funcionamiento microbioloacutegico y bioquiacutemico del proceso de produccioacuten de biogaacutes gracias al nuevo material de laboratorio que permitioacute el estudio de los microorganismos que intervienen en eacuteste y que operan en condiciones anaeroacutebicas Estos progresos en la comprensioacuten del proceso han estado acompantildeados por importantes logros tecnoloacutegicos como la incorporacioacuten de sistemas de agitacioacuten control de temperatura y sistemas de premezcla entre otros
Seguacuten Preston [4] los paiacuteses generadores de tecnologiacutea maacutes importantes en la actualidad son China (maacutes de 5 millones de biodigestores) India Alemania (maacutes de 25000 biodigestores) Holanda Francia Gran Bretantildea Suiza Italia EEUU y Filipinas A lo largo de los antildeos la tecnologiacutea de la digestioacuten anaeroacutebica se ha ido especializando abarcando actualmente diferentes campos de aplicacioacuten con objetivos muy diversos Hoy en Chile existen plantas industriales de biodigestioacuten para tratar los desechos de la industria porcina lechera bovina tratamiento de aguas servidas y RILES de la industria laacutectea como se veraacute en el capiacutetulo 28
23 Descripcioacuten de un biodigestor Un biodigestor es un estanque o contenedor cerrado hermeacutetico e impermeable (tambieacuten llamado Reactor) dentro del cual se deposita el sustrato (material orgaacutenico a fermentar como excrementos de humanos y animales purines hojas pasto frutas y desechos vegetales) agregando agua a la mezcla Dentro del biodigestor se produce la descomposicioacuten anaeroacutebica de la cual se obtiene Biogaacutes y Biofertilizante Este sistema tambieacuten puede incluir una caacutemara o estanque de carga una caacutemara o sistema de decantacioacuten antes del reactor un dispositivo para captar y almacenar el biogaacutes sistemas de agitacioacuten y calefaccioacuten dentro del biodigestor y caacutemaras o estanques de acumulacioacuten post tratamiento a la salida del biodigestor En la fi gura 2 se muestra esquemaacuteticamente el ingreso de sustrato al biodigestor la salida de digestato y la salida de biogaacutes desde la parte superior del biodigestor (Gasoacutemetro) hacia un Grupo Electroacutegeno
Esquema funcional de un biodigestor
Purines Biodigestor Biofertilizante Generador de electricidad y calor
18
Figura 4 (A - B) Caldera a biogaacutes y grupo electroacutegeno a biogaacutes
Fuente Biotecsur
24 Biogaacutes El biogaacutes es una mezcla de gases producto de la descomposicioacuten microbioloacutegica que se puede encontrar habitualmente en la superfi cie de pozos o lagunas con deposicioacuten de desechos orgaacutenicos (por ejemplo hojas de aacuterboles plantas o restos de origen animal) durante meses o antildeos Es por esto que se le conoce tambieacuten como el ldquogas de los pantanosrdquo El biogaacutes contiene mayormente metano lo que lo hace interesante como combustible (fi gura 3) la otra gran parte es dioacutexido de carbono que corresponde a un gas incoloro inodoro y no combustible
241 Composicioacuten del biogaacutes
La composicioacuten de biogaacutes depende del tipo de desecho utilizado y las condiciones en que se procesa Generalmente contiene metano CH4 en un rango de 50 a 70 y dioacutexido de carbono CO2 en un rango de 50 a 30 dependiendo especiacutefi camente de los contenidos de carbohidratos proteiacutenas y grasas que contenga el sustrato Ademaacutes el biogaacutes tambieacuten contiene algunas impurezas como aacutecido sulfhiacutedrico H2S agua y algunos compuestos volaacutetiles como hidrocarburos halogenados y siloxanos entre otros [5]
En cuanto a los gases considerados impuros es importante sentildealar al aacutecido sulfhiacutedrico H2S ya que es un compuesto corrosivo y se debe fi ltrar para evitar el deterioro de las caacutemaras de combustioacuten en los motores que se alimentan con biogaacutessup2 En cocinas o calderas se debe considerar salida de gases de combustioacuten a la atmosfera asegurando que no existan escapes que pudieran ser inhalados
242 Caracteriacutesticas y usos del biogaacutes
El biogaacutes por naturaleza es un combustible que en contacto con oxiacutegeno y con una fuente de calor genera fuego Contiene 5600 Kcalmsup3 a presioacuten atmosfeacuterica [6] De forma natural tiene similar olor al gas licuado lo que permite detectarlo al olfato Al ser quemado en una cocina no presenta mal olor Al tener maacutes del 50 de metano es posible utilizarlo de forma similar al gas natural para generar calor en cocinas y calderas o generar energiacutea eleacutectrica con grupos electroacutegenos adaptados para funcionar con biogaacutes (Figura 4)
Figura 3 Caldera a biogaacutesFuente Biotecsur
sup2 Ver NCh 382 antildeo 2004 H2S clasifi ca como Clase 8
A B
19
Figura 5 Calefactor porcino a biogaacutes CET (Centro de Educacioacuten y Trabajo) TalcaFuente Biotecsur
25 Fases de la digestioacuten anaeroacutebica y produccioacuten de biogaacutes
En el proceso de biodigestioacuten anaeroacutebica se distinguen cuatro etapas oacute fases
Hidroacutelisis Acidogeacutenesis Acetogeacutenesis Metanogeacutenesis
En la primera fase llamada hidroacutelisis se descomponen las moleacuteculas maacutes complejas como proteiacutenas hidratos de carbono y liacutepidos que son hidrolizados por enzimas producidas por los microorganismos fermentadores De esta descomposicioacuten se producen compuestos solubles como aminoaacutecidos azuacutecares y aacutecidos grasos de cadena larga que pueden ser descompuestos por bacterias acidogeacutenicas Producto de la accioacuten de las bacterias acidogeacutenicas se generan aacutecidos grasos de cadena corta alcoholes hidroacutegeno y dioacutexido de carbono siendo los aacutecidos grasos de cadena corta transformados por los microorganismos acetogeacutenicos en aacutecido aceacutetico hidroacutegeno y dioacutexido de carbono En la uacuteltima etapa las bacterias metanogeacutenicas producen metano a partir del hidroacutegeno dioacutexido de carbono y aacutecido aceacutetico [5]
Es importante destacar que este proceso solo puede realizarse dentro de un rango de temperatura que va desde 1degC hasta los 60degC como maacuteximo y dentro de este rango de temperaturas existen tres rangos donde intervienen diferentes tipos de bacterias metanogeacutenicas con diferentes velocidades de produccioacuten de biogaacutes Estos rangos podemos clasifi carlos en [7]
1 Rango Psicrofiacutelico (desde 1degC hasta 25degC) con producciones lentas de biogaacutes2 Rango Mesofiacutelico (desde 32degC hasta 42degC) con producciones medias de biogaacutes3 Rango Termofiacutelico (desde 50degC hasta los 60degC) con producciones altas de biogaacutes
En la fi gura 6 se observa que a altas temperaturas hay mayor produccioacuten de biogaacutes y en menor tiempo que a bajas temperaturas Por otro lado a menores temperaturas se pueden lograr producciones similares de biogaacutes aumentando el tiempo de residencia o Tiempo de Retencioacuten Hidraacuteulica (TRH) el cual se defi ne como el valor en diacuteas del cuociente entre el volumen del digestor y el volumen de carga diaria
En teacuterminos generales la produccioacuten de biogaacutes a partir de una biomasa particular es proporcional a paraacutemetros tales como el contenido de materia orgaacutenica (medido como DBO5) soacutelidos volaacutetiles (materia combustible) y contenido energeacutetico Ello puesto que la produccioacuten de biogaacutes seraacute proporcional al contenido de carbono disponible
Figura 6 Graacutefi co temperatura versus produccioacuten de biogaacutes [5]
15000
10000
5000
0
Prod
ucci
oacuten d
e bi
ogaacutes
30ordmC
20ordmC
50ordmC
0 50 100 150
Tiempo de residencia
mll
Diacuteas
Cantidad de gasMetano
Existen ejemplos en Chile de diversas aplicaciones para el biogaacutes como refrigeradores y cocinas domiciliarias calderas industriales laacutemparas para calefaccioacuten en planteles porcinos (Figura 5) motores para generar movimiento mecaacutenico y bombas o alternadores para generar electricidad
20
Figura 7 (A - B) Aplicacioacuten de biofertilizante Fuente Biotecsur
261 Ventajas del uso de biol (fase liacutequida)
Dentro de las ventajas del uso del biol podemos mencionar las siguientes
1 Al igual que otros fertilizantes orgaacutenicos permite un mejor intercambio catioacutenico (capacidad que tiene un suelo para retener y liberar iones positivos) en el suelo ampliando la disponibilidad de nutrientes Igualmente ayuda a mantener la humedad y mantiene un microclima adecuado para los organismos vegetales En el caso de purines la biodigestioacuten de estos aumentariacutea la disponibilidad de nitroacutegeno de la biomasa residual Al respecto en el anexo 71 se adjunta una tabla con los resultados de anaacutelisis comparativo entre purines y biol de la zona de Purranque ademaacutes de resultados de otro ensayo
sup3 Sistema de biodigestioacuten a base de tres o maacutes estanques preparados para digerir desechos orgaacutenicos secos o de fase soacutelida
Al respecto los compuestos ricos en lignina tales como madera (y sus derivados) o paja presentan una baja digestibilidad y por ende menor produccioacuten de biogaacutes asiacute como sustratos con sustancias inhibidoras Por otra parte una relacioacuten equilibrada de nutrientes en el sustrato evita una utilizacioacuten incompleta de sustratos Una relacioacuten oacuteptima carbononitroacutegenofoacutesforo (CNP) es alrededor de 12551
26 Biofertilizante
Se le llama Biofertilizante a la materia orgaacutenica (digestato) proveniente del proceso de biodigestioacuten el cual debe pasar dentro del biodigestor entre 30 y 100 diacuteas de TRH dependiendo del tipo de biodigestor y temperatura de trabajo En este proceso parte de la materia orgaacutenica se mineraliza quedando los nutrientes disponibles para las plantas por lo que es un fertilizante natural de buena calidad que se aplica a praderas y cultivos Este producto se compone de una fase soacutelida llamada ldquobiosolrdquo y una fase liacutequida llamada ldquobiolrdquo aunque comuacutenmente se le llama Biofertilizante a ambas fases
Existen biodigestores que utilizan solo la fase liacutequida (con separacioacuten de soacutelidos antes del biodigestor) por tanto el digestato seraacute liacutequido y es aplicable directamente con sistemas de riego por aspersioacuten o carro purinero Otros biodigestores disentildeados para alimentarse con ambas fases (mezcla de soacutelidos y liacutequidos) producen digestato con una mezcla de biol y biosol Para regar esta mezcla se debe utilizar un carro purinero o separar las fases para poder usar el biol en un sistema de riego por aspersioacuten (para evitar que se tapen las boquillas de los equipos de riego) En los biodigestores analizados en este estudio denominados Sistemas Prediales de Biodigestioacuten (SPB) no se contempla el uso exclusivo de residuos soacutelidos sin dilucioacuten como sustrato ya que esto requiere un sistema de biodigestioacuten tipo Batchsup3
En la figura 7 se aprecian aplicaciones de digestato de purines de vacunos tratados en un biodigestor domiciliario y tambieacuten se aprecia un sistema de riego con un carro adaptado para aplicar biol en praderas
A
B
21
2 Se puede aplicar junto con agua en sistemas de irrigacioacuten
3 En pequentildeas cantidades cuando presenta compuestos orgaacutenicos bioestimuladores del crecimiento es capaz de promover actividades fisioloacutegicas y estimular el desarrollo de las plantas sirviendo para el enraizamiento (aumenta y fortalece la base radicular o las raiacuteces de la planta) mejora el follaje mejora la floracioacuten y activa el vigor y poder germinativo de las semillas traducieacutendose todo esto en un potencial aumento significativo de las cosechas
4 Ensayos realizados con diferentes cultivos en diversas partes del mundo muestran que utilizar solo biol seriacutea suficiente para lograr la misma o mayor productividad que usando fertilizantes quiacutemicos [8] [9] [10] [11] [12]
5 Cabe destacar que los desechos orgaacutenicos sometidos al proceso de biodigestioacuten
eliminan la mayoriacutea de patoacutegenos reduciendo draacutesticamente el riesgo de transmitir enfermedades y dispersar semillas de malezas En un anaacutelisis solicitado por la empresa Biotecsur el antildeo 2012 se sometioacute una muestra de RILES de fosas seacutepticas a biodigestioacuten durante 50 diacuteas y se analizaron las muestras digeridas El resultado demostroacute que se elimina la presencia de coliformes y Salmonella principalmente Detalles del anaacutelisis en el anexo 72
262 Ventajas del uso de biosol (fase soacutelida)
A diferencia del biol el biosol contiene la fraccioacuten soacutelida en donde se encuentra la mayor parte del carbono Dentro de las ventajas del uso del biosol al igual que otros fertilizantes orgaacutenicos que contienen carbono podemos mencionar las siguientes
1 Regula la nutricioacuten de las plantas Los cultivos pueden ser fortalecidos y ocurrir una mejora del rendimiento o en la calidad del suelo
2 Confiere a los suelos arenosos una mayor cohesioacuten mejorando con ello la retencioacuten de los nutrientes en el suelo
3 Mejora la estructura y la capacidad de retencioacuten de la humedad favoreciendo la actividad bioloacutegica del suelo y la porosidad del mismo
4 Al combinarlo con materia orgaacutenica acelera el proceso de compostaje
5 Reduce la aplicacioacuten de abono al haberse digerido buena parte de la materia orgaacutenica durante el proceso de biodigestioacuten Esto es e specialmente relevante en relacioacuten al puriacuten fresco
6 Inhibe el crecimiento de hongos y bacterias que afectan a los organismos vegetales
7 Al fortalecer la biologiacutea y fertilidad del suelo reduce los factores de erosioacuten
8 Mejora la disponibilidad de algunos nutrientes en comparacioacuten con el puriacuten tal como se mencionoacute para el biol
22
Material Aplicacioacuten Ventaja DesventajaDomo de Acero Para desechos Presioacuten constante de Mayor difi cultado Fibra de vidrio animales salida del biogaacutes y costos de instalacioacutenestructura de ladrillo aguas negras acepta alimentacioacuten y mano de obra engreda semiconstante relacioacuten a un sistema de estructura fl exible
Figura 8 Biodigestor de domo fl otante tipo Hinduacute [13]
Tabla 1 Biodigestor de Domo Flotante tipo Hinduacute
1 Caacutemara de llenado2 Tubo de entrada sustrato3 Caacutemara de biodigestioacuten4 Domo o cupula gasoacutemetro5 Salida de biogaacutes6 Tuberiacutea de salida digestado
27 Materiales tipos y aplicaciones de biodigestoresEn Latinoameacuterica se han desarrollado biodigestores del tipo estructura fl exible buscando bajar los costos mantener la efi ciencia y aumentar la rapidez en su instalacioacuten con la construccioacuten de biodigestores enterrados (tipo laguna) usando la tierra como estructura soportante Esta alternativa combinada con materiales de alta resistencia como geomembranas elaacutesticas y materiales resistentes al biogaacutes permiten una larga vida uacutetil incluso con exposicioacuten solar En las siguientes tablas y fi guras se describen las distintas tecnologiacuteas y materiales para biodigestores maacutes conocidos
Figura 9 Biodigestor de domo fi jo (tipo chino) Sector ColtaucoFuente Biotecsur
Figura 10 Biodigestor de domo fl otante tipo HinduacuteFuente Biotecsur
Figura 11 Biodigestor de estructura fl exible Fuente Biotecsur
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Tabla 2 Biodigestor de Domo Fijo tipo Chino
Material Aplicacioacuten Ventaja DesventajaLadrillo mortero Desechos de animales Larga vida uacutetil (20 antildeos Altos costos de instalacioacutencemento greda aguas negras aproximadamente) alta en relacioacuten a sistema deFibra de Vidrio Metal desechos vegetales presioacuten del biogaacutes 1 a 15m estructura flexible columna de agua se requiere estructura Acepta alimentacioacuten resistente para altas semiconstante presiones del biogaacutes
Figura 12 Biodigestor de domo fijo tipo Chino [13]
1 Caacutemara de llenado2 Tubo de entrada sustrato3 Caacutemara de biodigestioacuten4 Domo fijo gasoacutemetro5 Salida de biogaacutes6 Tuberiacutea de salida digestado7 Caacutemara de acopio digestado
Tabla 3 Biodigestor de Estructura Flexible
Material Aplicacioacuten Ventaja DesventajaPVC Polietileno Todo tipo de desechos Seguacuten material mediana y Requiere mayor proteccioacuten (mangas de 01mm) orgaacutenicos larga vida uacutetil Bajos costos para evitar roturasHDPE EPDM de instalacioacuten en relacioacuten a(geomembranas) sistemas de estructura riacutegida 100 hermeacutetico Acepta alimentacioacuten semiconstante
Figura 13 Biodigestor de Estructura Flexible
1 Caacutemara de llenado2 Tubo de entrada sustrato3 Caacutemara de biodigestioacuten4 Domo o gasoacutemetro flexible5 Salida de biogaacutes6 Tuberiacutea de salida digestado7 Caacutemara de acopio digestado
24
Tabla 4 Biodigestor de Estructura Riacutegida y Gasoacutemetro Externo
Material Aplicacioacuten Ventaja DesventajaEstructura de Fibra de Desechos orgaacutenicos Rapidez en la instalacioacuten cuando Difi cultad para realizarvidrio Metal Hormigoacuten liacutequidos y soacutelidos aguas son estanques prefabricados limpieza por las puertas negras (WC) bajos costos de instalacioacuten o tapas de entrada con materiales plaacutesticos Tamantildeos limitados Acepta alimentacioacuten semiconstante
Figura 14 Biodigestor de estructura riacutegida y gasoacutemetro externo
Figura 15 (A-B) Biodigestor de estructura riacutegida y gasoacutemetro externo Fuente Valentina Torres
1 Caacutemara de llenado2 Tubo de entrada sustrato3 Estanque de biodigestioacuten4 Gasoacutemetro externo5 Salida de biogaacutes6 Tuberiacutea de salida digestado7 Caacutemara de acopio digestado8 Estanque con agua
A B
25
Material Aplicacioacuten Ventaja Desventaja
Tabla 5 Biodigestor de Flujo Inducido Estructura Riacutegida y Gasoacutemetro Flexible
Figura 16 Biodigestor de Flujo Inducido Estructura Riacutegida y Gasoacutemetro Flexible
Figura 16 (A - B) Biodigestor sistema estructura hormigoacuten domo fl exible agitacioacuten constante y calefaccioacuten Fuente Biotecsur
1 Estanque de recepcioacuten2 Tubo de entrada sustrato3 Estanque de biodigestioacuten4 Gasoacutemetro fl exible5 Salida de biogaacutes6 Tuberiacutea de salida de digestado7 Estanque de acopio digestado8 Agitador9 Calefaccioacuten
Estructura de Hormigoacuten o Acero impermeabilizado Cubierta fl exible de Geomembranas EPDM PVC HDPE
Alta efi ciencia en relacioacuten a sistemas sin calefaccioacuten y sin agitacioacuten como los anteriores citados Vida uacutetil 20 antildeos (aproximadamente) Recomendado para procesos industriales
Altos costos de inversioacuten en relacioacuten a los sistemas anteriormente citados alta tecnologiacutea instalada (agitacioacuten calefaccioacuten)
Todo tipo de desechos orgaacutenicos
A B
26
28 Experiencias de biodigestioacuten en el paiacutesEn Chile existen actualmente 74 biodigestores instalados de los cuales 18 unidades han sido instaladas para el sector lechero el resto para el tratamiento de aguas servidas y RILES industriales⁴ Ademaacutes en distintas partes del paiacutes se encuentran experiencias de biodigestores aplicados al sector domiciliario para tratar los desechos orgaacutenicos de animales domeacutesticos (cerdos perros aves de corral y ganado)
El tratamiento con biodigestores es una alternativa efi ciente para bajar la Demanda Bioloacutegica de Oxigeno (DBO5) de los residuos orgaacutenicos en otras palabras para reducir su contenido de materia orgaacutenica Es por esta razoacuten que se han instalado biodigestores en grandes plantas de tratamiento como La Farfana en Santiago y Essal Osorno En la planta depuradora La Farfana las empresas Metrogas y Aguas Andina en Santiago producen biogaacutes gracias al proceso de tratamiento de las aguas En esta planta se producen cerca de 24 millones de msup3 anuales de biogaacutes que permite sustituir al gas natural como materia prima en la produccioacuten de gas de ciudad benefi ciando a 100000 usuarios este combustible en la Regioacuten Metropolitana [14] Otras plantas importantes han sido instaladas en planteles de produccioacuten animal en confi namiento (cerdos o aves) de empresas como Agrosuper para el tratamiento de los purines de sus planteles
Los biodigestores de mayor tamantildeo instalados en Chile son de estructura riacutegida y cuacutepula fl exible o con gasoacutemetro externo integran agitacioacuten y calefaccioacuten permanente los cuales se instalan para brindar energiacutea eleacutectrica y solucionar graves problemas de contaminacioacuten Este tipo de biodigestores tienen un mayor costo inicial y poseen sistemas que hacen maacutes complejo y costoso su operacioacuten y mantenimiento Por lo cual solo se han instalado principalmente en grandes lecheriacuteas sobre 1000 vacas estabuladas en criaderos de maacutes de 20000 cerdos y plantas de tratamiento de aguas servidas de gran tamantildeo En la zona central la empresa Genera Austral ha instalado ya dos plantas para tratar los desechos de la produccioacuten porcina a gran escala ldquoSanta Irenerdquo y ldquoLas Pampasrdquo estas plantas se instalaron en la Empresa Max Agro ubicadas en las comunas de Las Palmas y Pichidegua Las plantas tienen una potencia instalada de 800 KW y generan energiacutea eleacutectrica para aproximadamente 2500 familias de la zona circundante [15]
Figura 17 Planta biogaacutes en la Regioacuten de OacuteHiggins para purines de cerdosFuente Genera Austral
⁴ Schwager Energy 2016
27
Estos reactores anaeroacutebicos trabajan a temperaturas de 32 a 42 degC (mesoacutefila) o 52 a 60degC (termoacutefilas) poseen sofisticados sistemas de control y estaacuten generalmente conectados a equipos de co-generacioacuten (electricidad y calor figura 18)
En teacuterminos generales la mayor parte de esta tecnologiacutea se ha incorporado de las experiencias extranjeras pero tambieacuten se estaacute desarrollando y aplicando tecnologiacutea propia para el tratamiento de purines en lecheriacuteas y suero en queseras Este es el caso de dos sistemas instalados por la empresa Schwager Energy (proyecto LampE Laacutecteos y Energiacutea) en la Regioacuten de los Lagos funcionando para digerir desechos de la produccioacuten quesera tales como suero lactosa y aguas de lavado La primera planta instalada en la ciudad de Purranque produce energiacutea eleacutectrica con una potencia instalada de 400 KW para venta al SIC (Sistema Interconectado Central) La segunda planta de este tipo en funcionamiento se encuentra en la ciudad de Osorno (Figura 19) y produce biogaacutes para reemplazo de gas licuado (GLP) en los procesos de produccioacuten de queso [16]
En el sector lechero se han implementado maacutes de una decena de biodigestores desde 20 a 300 vacas en ordentildea durante la uacuteltima deacutecada desarrollaacutendose en la Regioacuten de los Lagos modelos especiacuteficos de biodigestores para el tratamiento de desechos orgaacutenicos en lecheriacuteas En su mayoriacutea corresponden a sistemas de laguna con estructuras superiores flexibles de geomembrana (Figura 20) o reactores de hormigoacuten con gasoacutemetro flexible Estos sistemas producen biogaacutes para generar electricidad y energiacutea teacutermica El biol obtenido se aplica en las praderas como fertilizante natural
Uno de estos ejemplos es la planta de biogaacutes instalada en el Fundo ldquoEl Animardquo sector Purranque Regioacuten de los Lagos (Figura 21) este sistema aprovecha los purines generados en los patios de espera de la sala de ordentildea por una masa de 200 vacas promedio produciendo biogaacutes para calentar el agua requerida en los procesos de limpieza de equipos mejorando el proceso de canalizacioacuten de los purines y obteniendo digestato (residuo estabilizado de la biodigestion) cuya fase liacutequida (biol) se aplica en praderas mediante un sistema de riego Cabe destacar que en este proyecto las aguas servidas del bantildeo de los operarios son ingresadas a los biodigestores En el anexo 71 se presenta el resultado de un anaacutelisis de nutrientes de puriacuten crudo versus digestado para efectos comparativos
A escala domiciliaria se han instalado biodigestores de estructura riacutegida con buenos resultados donde se han hecho funcionar refrigeradores con biogaacutes Una de estas experiencias se realizoacute el antildeo 2008 en la comuna de Empedrado Regioacuten del Maule y otra el antildeo 2010 en Coltauco (Figura 10) En este tipo de biodigestor se incorporan excretas de gallinas cerdos y caballos Asiacute mismo en la Regioacuten de Los Riacuteos se han desarrollado iniciativas descritas en el punto 29
Finalmente si bien los rellenos sanitarios no son biodigestores propiamente tales una importante produccioacuten de biogaacutes en Chile se obtiene de la captacioacuten de eacuteste desde rellenos sanitarios como el caso del relleno Lomas Los Colorados de la empresa KDM en la Regioacuten Metropolitana (Figura 22)
En el Km 35 al sur de Puerto Montt la empresa REXIN utiliza el biogaacutes de su relleno sanitario para calentar los liacutequidos percolados y evaporarlos en una torre eliminando
Figura 18 Co-generacioacuten con grupo electroacutegeno de 200 KW a biogaacutes en planta de Genera Austral Fuente Biotecsur
Figura 19 (A - B) Planta de biogaacutes para residuos laacutecteos de Schwager Energy en Osorno 2016Fuente Biotecsur
Figura 20 Biodigestores de material flexible tipo laguna en la Regioacuten de los Lagos 2010Fuente Biotecsur
A
B
28
Figura 21 Biodigestores en fundo ldquoEl Animardquo sector Purranque 2014Fuente Biotecsur
Figura 22 Esquema de sistema de captacioacuten y transformacioacuten del biogaacutes en energiacutea eleacutectrica en el relleno sanitario Loma Los Colorados [17]Fuente elaboracioacuten propia
Figura 23 Sistema de Biodigestioacuten Predial para 40 vacas Chiscaihue 2015Fuente Biotecsur
Figura 24 Biodigestor estructura flexible tipo laguna Reumen 2015Fuente Biotecsur
asiacute riesgos de contaminacioacuten⁵ Es importante mencionar que los rellenos sanitarios no pueden considerarse tecnologiacuteas alternativas a los biodigestores puesto que la eficiencia de captacioacuten del biogaacutes generado en eacutestos dado que se trata de contenedores abiertos a la recepcioacuten de basura (no hermeacuteticos) fluctuacutea entre un 25 y 75 [18] Ello implica un desaprovechamiento de energiacutea e importantes emisiones de metano (un potente gas con efecto invernadero) a la atmoacutesfera Asimismo por el hecho que los nutrientes se mezclan con diversas sustancias toacutexicas del resto de basura en el caso de rellenos sanitarios no se produce biofertilizante aprovechable
29 Estado actual produccioacuten y uso de biogaacutes en la Regioacuten de Los Riacuteos
En la actualidad en la regioacuten se puede dar cuenta de tres experiencias piloto de produccioacuten de biogaacutes que permitiraacute generar energiacutea teacutermica para calentar agua y utilizarla en los diferentes procesos de produccioacuten o su uso en el hogar El primer piloto es un biodigestor para una lecheriacutea 40 vacas el segundo para una lecheriacutea de 70 vacas y tres pilotos domiciliarios
Caso 1En la localidad de Chiscaihue comuna de Riacuteo Bueno en noviembre de 2015 se instaloacute un SPB para 40 vacas utilizando un pozo como estructura soportante para el biodigestor y una cuacutepula flexible con geomembrana desmontable (Figura 23) El sistema cumple con tratar los purines de forma segura y limpia y generaraacute biogaacutes para calentar 80 litros de agua a 80degC y realizar el lavado de los equipos de la sala de ordentildea
Caso 2En la comuna de Paillaco sector Reumen en noviembre de 2015 se instaloacute un SPB para 70 vacas tambieacuten con sistema de cuacutepula flexible e impermeabilizacioacuten con geomembrana inferior lo que permite trabajar grandes voluacutemenes utilizando un pozo como estructura soportante del volumen interior (Figura 24) El sistema cumple con las normativas vigentes (DS 40 y DS 90) para el tratamiento de los purines de forma segura y limpia generando biogaacutes para calentar 150 litros de agua a 80degC y realizar el lavado de los equipos de la sala de ordentildea
⁵ Fuente wwwrexincl
Relleno sanitarioCampo de pozos
Estacioacuten de succioacuten y quema
Moacutedulos generadores
Transmisioacuten
Transformadores
29
Caso 3El antildeo 2015 la Gobernacioacuten Provincial de Valdivia desarrolloacute un estudio en el marco del proceso de modernizacioacuten y mitigacioacuten de riesgos del Ministerio del Interior sobre el autoabastecimiento hiacutedrico y energeacutetico a partir de la cosecha de aguas lluvias y la produccioacuten de biogaacutes a traveacutes del tratamiento de residuos orgaacutenicos que se llevoacute a cabo en zonas rurales de las comunas de Mariquina (sector costero) Maacutefil y Los Lagos (sector cordillerano) de la provincia de Valdivia proyecto en el cual se habilitaron tres pilotos con biodigestores de proceso continuo para uso domiciliario en la Provincia de Valdivia Los biodigestores operan con estieacutercol de bovino u ovino seguacuten sea la disponibilidad de recursos en cada sector Estos pilotos pretenden estimar la viabilidad del uso de energiacuteas proveniente de la generacioacuten de biogaacutes en sectores apartados de la provincia de Valdivia revalorizando los desechos animales disponibles disminuyendo la emisioacuten de metano y contribuyendo a suplir parte de la demanda energeacutetica necesaria en los hogares de familias rurales que trabajan economiacuteas de subsistencia o con micro emprendimientos cuyos procesos necesiten de energiacutea (ejemplo Artesaniacutea en lana especiacuteficamente el tentildeido de la misma) Estos pilotos estaacuten operando desde agosto de 2015 (figura 25)
210 Experiencias tecnoloacutegicas pertinentes a produccioacuten laacutectea ganadera
En la Regioacuten de Los Lagos existe la mayor cantidad de biodigestores del paiacutes relacionados con produccioacuten laacutectea ganadera existindo 3 tipos de instalaciones
Biodigestores de estructura riacutegida con gasoacutemetro externo de capacidad industrial Este tipo de plantas estaacuten instaladas en Purranque Osorno y Puerto Octay para tratar suero de leche en la produccioacuten quesera
Biodigestores de tipo laguna con estructura superior flexible (gasoacutemetro integrado) para lecheriacuteas principalmente para lecheriacuteas pequentildeas a medianas Este tipo de biodigestores estaacuten instalados en predios lecheros para tratar los purines generados en los patios de espera utilizando el biogaacutes para generar electricidad y calor
Biodigestores de tipo estructura riacutegida y gasoacutemetro flotante principalmente para instalaciones domiciliarias y sistemas de produccioacuten a pequentildea escala Como se mencionoacute anteriormente estos modelos de biodigestores se han instalado tambieacuten en la Regioacuten de los Riacuteos para tratar los desechos de los bantildeos y excrementos de animales
En los biodigestores domiciliarios las bostas recogidas se licuan con agua para ingresarlas al biodigestor (Figura 26) Junto con el puriacuten de animales se puede ingresar las aguas negras y agregar otros desechos orgaacutenicos disponibles como ldquobagazordquo de la produccioacuten de chicha excremento de perros excremento de aves gallinas etc
Figura 25 (A - B - C) Biodigestores de estructura rigida y domo flotante en la Regioacuten de Los Riacuteos 2015Fuente Valentina Torres (A) Patricio Castro (B y C)
A
B
C
30
Figura 26 (A-B) Recoleccioacuten mezcla y llenado biodigestor domiciliario 2008Fuente Biotecsur
Figura 28 Biodigestor estructura flexible para 80 vacas Puyehue 2013Fuente Biotecsur
Es importante destacar que los biodigestores de geomembrana flexible en su mayoriacutea son bolsas con una entrada y una salida por lo que no permiten una limpieza adecuada Esto provoca que se colmate o se sature de solidos (fibra) despueacutes de 2 a 3 antildeos aproximadamente en los casos en que el sustrato que ingresa contiene mucha fibra y poca agua obligando a reemplazar la bolsa completa Es por esta razoacuten que se recomienda instalar biodigestores con cuacutepula desmontable ya sea flexible o riacutegida con gasoacutemetro (Figura 27) que permita realizar limpieza y ademaacutes instalar un buen sistema de rejilla o separacioacuten de soacutelidos antes de ingresar al biodigestor
Ambas tecnologiacuteas Estructura Riacutegida (fibra de vidrio plaacutestico) y Estructura Flexible (figura 28) estaacuten disponibles en el sur de Chile Para predios con maacutes de 11 vacas y que producen en promedio maacutes de 100 litros de purines por diacutea es conveniente considerar biodigestores de estructura flexible ya que los voluacutemenes son maacutes grandes lo que dificulta trabajar con estructuras riacutegidas por los costos de transporte y montaje
Figura 27 Biodigestor domiciliario de estructura riacutegida y cuacutepula flexible para 20 cerdos biogaacutes para cocinar 2008Fuente Biotecsur
A B
31
32
33
Alfredo Erlwein y Eliana Sotomayor
3 ESTIMACIOacuteN DE LA PRODUCCIOacuteN DE BIOMASA GENERACIOacuteN DE BIOGAacuteS Y SU POTENCIAL ENERGEacuteTICO
34
31 Estimacioacuten de las distintas biomasas residuales agropecuarias disponibles para la generacioacuten de biogaacutes en la Regioacuten de Los Riacuteos
La biomasa es toda materia orgaacutenica⁶ en su estado inicial o aquella procedente de la transformacioacuten natural o artificial de la misma La bioenergiacutea o energiacutea de la biomasa corresponde a toda la energiacutea proveniente de la quema directa de materia orgaacutenica o a traveacutes de los combustible derivados de eacutesta (ya sea en estado gaseoso como el biogaacutes o en forma liacutequida como los biodiesel) [19] El hecho de que se trate de una transformacioacuten reciente excluye de este grupo a los combustibles foacutesiles como el carboacuten el petroacuteleo o el gas natural [19] [20] Seguacuten su origen la biomasa puede clasificarse en
Natural Corresponde a toda la materia orgaacutenica que se encuentra en la naturaleza sin ninguacuten tipo de intervencioacuten humana como por ejemplo el material orgaacutenico muerto en un bosque
Residual Proveniente de procesos orgaacutenicos (como los agropecuarios) o artificializados (como los agroindustriales) Algunas veces esta biomasa puede tener alguacuten valor y es posible su recoleccioacuten pasando de ser un residuo a un insumo productivo
Agriacutecola Corresponde a la biomasa de cultivos agriacutecolas
Es importante destacar que si bien la bioenergiacutea proveniente de biomasa agriacutecola (cultivos) es teacutecnicamente posible ha sido realizada en diversos paiacuteses y presenta un dilema eacutetico en relacioacuten a la seguridad alimentaria cuando superficies de aptitud agriacutecola son utilizadas para la generacioacuten de energiacutea y no para el suministro de alimentos Adicionalmente teniendo en cuenta las proyecciones mundiales del crecimiento demograacutefico y el aumento de la degradacioacuten de tierras producto del manejo inadecuado la erosioacuten el cambio climaacutetico y la viabilidad de la bioenergiacutea a traveacutes de cultivos agriacutecolas no resulta una alternativa sostenible y justa a los combustibles foacutesiles En contraposicioacuten la bioenergiacutea y en particular el biogaacutes proveniente de residuos agriacutecolas se visualiza como una tecnologiacutea clave en la transicioacuten hacia una era de energiacuteas renovables pues no solo utiliza como insumo desechos de un proceso anterior sino que permite generar energiacutea con bajo impacto ambiental y social En consideracioacuten con lo anterior el potencial de biogaacutes soacutelo se calculoacute en base a la existencia de residuos dejaacutendose fuera los cultivos agriacutecolas en este estudio
No obstante es relevante notar que en determinadas situaciones el uso de cantidades limitadas de cultivos agriacutecolas para la produccioacuten de biogaacutes podriacutea generar beneficios y externalidades positivas en la disminucioacuten de la presioacuten sobre el bosque en el caso de comunidades rurales que dependen de lentildea para la generacioacuten de calor y cocina (ver ejemplo en capiacutetulo 334)
⁶ Compuesto proveniente de restos de organismos vivos o muertos La parte viva son las raiacuteces de las plantas bacterias lombriacuteces algas hongos etc La parte muerta son los restos muertos o en descomposicioacuten hojarascas madera y estieacutercol wwwfaoorgdocrep009ah645sAH645S05htm
La bioenergiacutea y en particular el
biogaacutes provenientes de
residuos agriacutecolas se visualizan como
una tecnologiacutea clave
en la transicioacuten hacia una era de energiacuteas renovables
35
311 Aspectos metodoloacutegicos
Para efectos de caacutelculo se consideraron diversas fuentes bibliograacuteficas disponibles en algunos casos el estudio se enfocoacute en anaacutelisis de casos detallaacutendose todos estos a lo largo del capiacutetulo Asimismo una importante base metodoloacutegica la constituyen tesis de pre y postgrado especiacuteficas en relacioacuten a estimacioacuten de potenciales de biogaacutes en la Regioacuten de Los Riacuteos [19] [20] [21] dirigidas por el primer autor de este capiacutetulo en donde se plantean estructuras y meacutetodos de investigacioacuten al tiempo que se generan bases de datos e informacioacuten relacionada Toda esta informacioacuten es actualizada en el presente estudio y ampliada a otros recursos no estudiados previamente Soacutelo se incluyeron recursos del sector agropecuario no consideraacutendose otras materias primas con potencial de produccioacuten de biogaacutes tales como los lodos de plantas de tratamiento de aguas o de salmonicultura Tampoco fueron considerados los cultivos agriacutecolas para bioenergiacutea puesto que tal como se analiza en el texto eacutestos son cuestionados ambiental y eacuteticamente a excepcioacuten de casos justificados de pequentildea escala
Dentro de los supuestos asumidos en este capiacutetulo se encuentran
Lecheriacuteas
Energiacutea biogaacutes=6 Kwhmsup3 (se asume 60 de metano) Dilucioacuten de purines constante y equivalente a 50 Periacuteodo produccioacuten lechevaca= 6 mesesantildeo⁷ Condiciones y superficie de corralanimal constante⁸ Produccioacuten de fecasanimal constante 10 del peso vivo⁹ Diferencia de pesoanimal seguacuten segmento productivo
Ferias Ganaderas
Funcionamiento 52 semanas antildeo 1 diacutea semana Permanencia de animales 15 diacuteas semana Rendimiento de estieacutercol liacutequido 40 msup3 de biogaacutes estieacutercol liacutequido
Productores de cerdos
Recoleccioacuten de estieacutercol 40 de estimacioacuten en base a diversas situaciones animales en pastoreo pastoreo con encierro nocturno y estabulacioacuten permanente
Rendimiento de estieacutercol liacutequido 60 msup3 estieacutercol liacutequido
Aves
70 msup3 biogaacutes msup3 estieacutercol
⁷ Se asume que en la AFC y pequentildea agricultura los partos y produccioacuten lechera se concentran en el periacuteodo primaveral tendiendo a la estacionalidad maacutes que al funcionamiento continuo Asimismo se asume que en este segmento productivo los periacuteodos de lactancia son menores que en los planteles altamente tecnificados o de gran escala
⁸ La cantidad de purines de un plantel estaacute determinada por la capacidad de recoleccioacuten de estieacutercol (principalmente en los patios de espera) y el grado de dilucioacuten (determinado fuertemente por la separacioacuten de aguas lluvias a traveacutes de techumbre y canaletas) La extensioacuten de los patios y techumbres variacutea sustantivamente entre planteles variabilidad que se obviacutea para efectos de caacutelculo
⁹ Como se aprecia posteriormente se establecen pesos por animal diferentes para cada tamantildeo de plantel bajo la premisa que planteles maacutes grandes y tecnificados presentaraacuten animales maacutes grandes (vacas de alta produccioacuten) que planteles menores
36
Cerveceriacuteas
El porcentaje de metano de este tipo de biogaacutes es de 70 (alto) entonces la cogeneracioacuten tiene mayor eficiencia que generacioacuten de purines en AFC logrando 3Kwh teacutermico y 25Kwh eleacutectricomsup3 de biogaacutes
En este estudio se analizoacute la biomasa residual agroalimentaria disponible en la Regioacuten de Los Riacuteos con potencial para generacioacuten de biogaacutes clasificaacutendola como biomasa residual huacutemeda y biomasa residual soacutelida (Figura 29)
Figura 29 Clasificacioacuten de biomasas agropecuarias residuales analizadas en este estudio (adaptado de CNE-GTZ [22])
BIOMASA
Biomasa soacutelida
Biomasa liacutequida
Estieacutercol aviacutecola
Industria cervecera
Estieacutercol vacuno
Estieacutercol porcino
Ferias ganaderas
Industria quesera
Residuos de matadero
Dado que las diferentes biomasas variacutean en formato (liacutequido o soacutelido) el contenido de humedad y potencial de generacioacuten de biogaacutes no son presentadas comparativamente en este capiacutetulo sino en el proacuteximo en teacuterminos de produccioacuten de biogaacutes potencial
312 Biomasa residual liacutequida
Se considera biomasa residual liacutequida a aquellos residuos que contienen menos del 10 de materia seca Entre ellos es posible destacar a los residuos provenientes del tratamiento de aguas residuales domiciliarias la agroindustria y los procesos agropecuarios (purines de porcino y vacuno) [20]
3121 Puriacuten de vacuno de lecheriacutea
El puriacuten de vacuno corresponde a la mezcla producida por las excretas y orina de las vacas el agua utilizada para el lavado de las instalaciones del plantel y las aguas lluvias captadas en los corrales de espera En el caso de las lecheriacuteas de la zona sur de Chile debido a la caracteriacutestica climaacutetica de alta pluviosidad las aguas lluvia y las aguas de lavado (de equipos e infraestructura) representan casi la mitad de los purines generados en las lecheriacuteas [20]
37
En la regiones de Los Riacuteos y Los Lagos una vaca en ordentildea produce en promedio 105 litros puriacutendiacuteasup1ordm En general la generacioacuten de purines estaacute determinada por el manejo a nivel predial el sistema de produccioacuten ya sea estabulado (con recoleccioacuten de excretas) o en base a pastoreo (excretas en potrero no son utilizables) [21] y las dimensiones del patios de espera que determinan en gran medida la cantidad del agua lluvia colectada En la Regioacuten de Los Riacuteos los animales estabulados no alcanzan el 5 por lo cual la gran mayoriacutea del estieacutercol generado de caracteriacutesticas soacutelidas no es recolectado quedando como abono en los potreros pastoreados [22]
De acuerdo a la literatura y entrevistas realizadas a productores de la regioacuten de Los Riacuteos se determinoacute que un animal produce en excretas el equivalente al 10 de su peso vivo al diacutea y la dilucioacuten de las excretas es de aproximadamente un 50 [20] lo que resulta en una produccioacuten de puriacuten equivalente al 20 del peso vivo por vaca al diacutea Es importante considerar que lo anterior estima solo el periodo colectable el que corresponde entre a 3 a 4 horas diarias por 6 meses al antildeo por vaca en el caso de las explotaciones pequentildeas y medianas
Conjuntamente se determinoacute el peso promedio de la vaca en ordentildea de acuerdo a la clasificacioacuten de estratos seguacuten tamantildeo predial Los estratos se determinaron de acuerdo a la tenencia de vacas promedio en ordentildea por productor siendo mayor el peso en los planteles de mayor tamantildeo Esta segmentacioacuten se realizoacute en base a la clasificacioacuten realizada por el Instituto Nacional de Estadiacutesticas (INE) [23] el cual define como pequentildeos productores lecheros a aquellos que poseen un rebantildeo ganado de entre 10 a 49 cabezas De la misma manera el Instituto de Desarrollo Agropecuario (INDAP) se refiere a este segmento como Agricultura Familiar Campesina (AFC)rdquo sup1sup1 Para el segmento superior a 50 vacas promedio en ordentildea se realizoacute el anaacutelisis tambieacuten en base a la informacioacuten entregada por la Encuesta de Ganado Bovino [23] Los resultados se presentan en la tabla 6 Detalles de caacutelculo y coeficientes en anexo 731
sup1sup1 Los estratos definidos para el segmento de AFC se estructuraron en base a la informacioacuten entregada por los programas de fomento SAT PAP PDTI y PRODESAL de INDAP
sup1ordm Variacutea entre 34 a 260 lt puriacuten vaca diacutea
Tabla 6 Detalle de nuacutemero de animales y produccioacuten de purines por tamantildeo de explotacioacuten
Vacas en Vacas en Pesovaca Establo Purines ordentildea ordentildea (kg)sup1sup2 (hrdiacutea) (msup3antildeo)
0 a 9 1625 450 3 3336 10 a 24 4288 450 3 8804 25 a 49 3453 500 4 10503 50 a 99 8751 500 4 26618 100 a 299 17967 550 4 60115 300 y mas 81153 600 4 296208 Total 115148 405584
Fuente elaboracioacuten propia en base a INE 2011 [23]
Un animal produce en excretas el
equivalente al 10 de su peso vivo al diacutea y la dilucioacuten de las excretas es de
aproximadamente un 50
38
De acuerdo a la tabla 6 se puede determinar que la Regioacuten de Los Riacuteos genera anualmente 405 mil msup3 de purines provenientes de la lecheriacutea de los cuales el 56 corresponde a explotaciones de pequentildeos productores
3122 Estieacutercol de porcino
El sector porcino no presenta cifras significativas en la Regioacuten de Los Riacuteos [24] A pesar de la existencia de empresas que elaboran productos en base a carne de cerdo en la regioacuten la mayoriacutea obtiene la materia prima desde criaderos ubicados en otras regiones como La Araucaniacutea y Biacuteo Biacuteo incluso a traveacutes de importaciones desde Canadaacute y Estados Unidos [25] No obstante la crianza de cerdos constituye una actividad que genera aportes a la economiacutea local especialmente en zonas rurales y sub-urbanas
Para propoacutesitos del estudio se estimoacute la disponibilidad de biomasa residual huacutemeda proveniente de la crianza de cerdo a partir de tres tamantildeos de explotacioacuten Ademaacutes se asumioacute una produccioacuten de 0003 msup3 de estieacutercoldiacutea [26] y una eficiencia de recoleccioacuten de un 40 En la tabla 7 se determina el total de cabezas de cerdo por estrato y la disponibilidad de produccioacuten anual de biomasa para este rubro en Los Riacuteos Detalles de caacutelculo y coeficientes en anexo 731
sup1sup2 Datos de peso de animales fueron obtenidos de entrevistas a productores de la Regioacuten
Tabla 7 Detalle de nuacutemero de cabezas de cerdo y produccioacuten de purines por tamantildeo de explotacioacuten en la Regioacuten de Los Riacuteos
Rango Cabezas de cerdos Estieacutercol (msup3antildeo)Menos de 50 cabezas 31924 13983Maacutes de 50 y menos de 500 1594 698Maacutes de 500 700 307Total 34218 14988
Fuente Elaboracioacuten propia en base al Censo Silvoagropecuario 2007 [24]
De acuerdo a la tabla anterior la disponibilidad de materia orgaacutenica generada por la produccioacuten de porcinos en la Regioacuten de los Riacuteos es de 15 mil msup3antildeo El segmento que corresponde a la agricultura familiar campesina (menos de 50 cabezas de porcino) genera un 93 de la biomasa total de excretas de porcinos producida en la regioacuten
3123 Ferias ganaderas
En la Regioacuten de Los Riacuteos existen dos ferias de remate FEGOSA ubicada en la comuna de Paillaco y Tattersall ubicada en la comuna de Riacuteo Bueno Para la estimacioacuten de la produccioacuten de biomasa (principalmente purines bovinos pero tambieacuten excretas de otras especies asiacute como residuos orgaacutenicos de las faenas) se utilizoacute la informacioacuten que ambos establecimientos publican semanalmente sobre precios y cantidad de animales rematados ademaacutes de la informacioacuten proveniente de entrevistas Detalle de entrevistas anexo 74
La disponibilidad de materia orgaacutenica
generada por la produccioacuten de porcinos en la Regioacuten de Los
Riacuteos es de 15 mil msup3antildeo
39 Tabla 8 Puriacuten producido seguacuten tipo de animal Tattersall Tabla 9 Puriacuten producido seguacuten tipo de animal FEGOSA
En relacioacuten al manejo de purines Tattersall almacena las aguas de lavado y posteriormente las traslada a una planta procesadora que filtra y separa los compuestos soacutelidos (excretas) de los liacutequidos Los liacutequidos son eliminados a traveacutes del alcantarillado y los soacutelidos son incorporados a las demaacutes excretas producidas semanalmente por los animales rematados y luego son retirados del recinto (anexo 742 entrevista Tattersal) FEGOSA por su parte realiza un manejo similar con las aguas de lavado Estas son almacenados en dos pozos purineros y una vez que los pozos se encuentran llenos los purines son trasladados a una planta procesadora (anexo 745 entrevista FEGOSA)
Para la determinacioacuten de la disponibilidad de biomasa residual huacutemeda de las ferias de ganado se analizaron datos de la temporada 2014 considerando 51 remates para el caso de Tattersal y 52 para FEGOSA Ademaacutes seguacuten informacioacuten recopilada en terreno se determinoacute una permanencia de 15 diacuteas promedio de los animales en ambas ferias
Los paraacutemetros utilizados para determinar la cantidad de puriacuten producido por animal se obtuvieron del estudio de Deublein y Steinhauser [32] (informacioacuten detallada en el anexo 731) En las tablas 8 y 9 se detallan las cantidades de estieacutercol liacutequido producido seguacuten tipo de animal para cada feria
Feria Tipo de Puriacuten animal Cabezasantildeo (msup3antildeo)
Bovinos 40197 123000
Tattersall Porcinos 2686 827
Ovinos 3599 1455
Equinos 7 18
Total 46489 125308
Feria Tipo de Puriacuten animal cabezasantildeo (msup3antildeo)sup1sup3
Bovinos 34676 57909
FEGOSA Porcinos 1785 280
Ovinos 1784 670
Equinos 258 664
Total 38503 59523
sup1sup3 Diferencias en produccioacuten de puriacutencabeza entre ferias se debe a diferente tipos de ganado en remates En el caso de vacunos dado por proporciones de vacas vacunos de engorda vacas de produccioacuten lechera bueyes toro de reproduccioacuten vacunos joacutevenes (2 antildeos) y ternero de crianza (1 antildeo) Vacas vacunos de engorda
Seguacuten las tablas anteriores es posible determinar que la mayor cantidad de materia orgaacutenica es producida en Tattersall la que junto con la biomasa generada por FEGOSA suman aproximadamente 185 mil msup3 de biomasa residual liacutequida proveniente de ferias ganaderas en la Regioacuten de Los Riacuteos
3124 Industria quesera
Las materias primas animales y vegetales para la elaboracioacuten de productos alimenticios generan abundantes residuos susceptibles de ser aprovechados para la produccioacuten de biogaacutes El uso de estos residuos incrementa la productividad en las plantas productoras dando simultaacuteneamente una solucioacuten a problemas ambientales
Fuente Elaboracioacuten propia Fuente Elaboracioacuten propia
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Dentro de los residuos provenientes de la agroindustria con mayor potencial en la Regioacuten de Los Riacuteos se encuentra la industria laacutectea y caacuternica [27]
En la Regioacuten se elaboran diversos productos derivados de la leche tales como quesos queso fresco y quesillo leche fluida mantequilla crema fresca manjar yogurt y otros siendo quesos dentro de los productos con igual unidad de medida (kilogramos) el producto que presenta mayor elaboracioacuten (kg) [28] Por otro lado de la totalidad de los productos laacutecteos la produccioacuten de queso es la uacutenica que genera un residuo (o subproducto seguacuten el uso que se le deacute) de alta carga orgaacutenica llamado ldquolactosuerordquo
El lactosuero fue considerado por largo tiempo como un desecho difiacutecil de tratar y eliminar debido a las grandes cantidades producidas en la industria del queso Sin embargo actualmente es una de las materias primas maacutes usadas en el aacutembito alimentario Su principal aplicacioacuten es la alimentacioacuten animal especialmente como sustituto de la leche en la alimentacioacuten de criacuteas de rumiantes y porcinos pero tambieacuten en procesos de criacutea y engorde Sin embargo la recogida y posterior secado del lactosuero para la obtencioacuten de productos en polvo resulta uacutenicamente rentable para grandes voluacutemenes de lactosuero por lo que las pequentildeas y medianas queseriacuteas no pueden almacenar en sus instalaciones las cantidades necesarias para rentabilizar su transporte En estos casos las opciones de gestioacuten pasan por su eliminacioacuten mediante vertido la aplicacioacuten a terrenos o su uso directo en alimentacioacuten animal alternativas que sin embargo presentan riesgos tanto ambientales como sanitarios si no se realizan de manera adecuada y controlada Hoy en diacutea la posibilidad de introducir un tratamiento bioloacutegico para el lactosuero como la digestioacuten anaerobia se presenta como una opcioacuten factible que puede permitir gestionar y valorizar econoacutemicamente este sustrato gracias al aprovechamiento energeacutetico del biogaacutes [29] [25]
En la Regioacuten de Los Riacuteos la produccioacuten de queso fue de 515 millones de kilogramos durante el 2013 cifra inferior en -01 (003 millones de kilos menos) que el 2012 representando 444 del total de queso producido a nivel nacional [28] Actualmente en la Regioacuten existen 39 faacutebricas en funcionamiento autorizadas por el Servicio de Salud (anexo 732) las cuales para fines praacutecticos de este estudio seraacuten divididas en laacutectea mayor y laacutectea menor seguacuten se define a continuacioacuten
bull Laacutectea mayor corresponde a las plantas lecheras cuyos antecedentes productivos son recopilados mensualmente por la Oficina de Estudios y Poliacuteticas Agrarias ODEPA Se le denomina mayor porque entre ellas se encuentran las empresas que procesan un volumen de leche superior a la industria laacutectea menor [28]
bull Laacutectea menor corresponde a las empresas cuyos antecedentes son recopilados trimestralmente por el Instituto Nacional de Estadiacutesticas y que en general cuentan con niveles de produccioacuten menor [28]
En este estudio se asumioacute que la mayor parte de estos residuos corresponden a lactosuero sin considerar los residuos provenientes del lavado de estanques derrames u otros Ademaacutes de acuerdo a informacioacuten bibliograacutefica [27] y datos recopilados en entrevistas a productores se estimoacute que por kilogramo de queso producido se generan 9 kilogramos de suero
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Tabla 10 Generacioacuten anual de suero huacutemedo seco y materia orgaacutenica en la Regioacuten
INDUSTRIA Queso promedio Suero huacutemedo Suero seco Materia orgaacutenica anual 2013-2014 (kg) (kg) (kg) (Ton MS)Laacutectea menor 1458477 13126289 787577 689Laacutectea mayor 49843252 448589264 26915356 23551Total 51301728 461715552 27702933 24240
Seguacuten la tabla 10 la disponibilidad estimada de materia orgaacutenica proveniente de la industria quesera en la Regioacuten de Los Riacuteos es de 24 mil toneladas de las cuales el 3 corresponde a productores del segmento ldquolaacutectea menorrdquo
3125 Residuos de beneficio de ganado (mataderos)
La actividad industrial de matanza de ganado genera una gran cantidad de residuos soacutelidos de variada composicioacuten provenientes de las diferentes etapas del proceso Dentro de estos residuos soacutelidos se encuentran subproductos no utilizados (viacutesceras verdes cabezas patas) subproductos utilizados (viacutesceras rojas cuero) grasas estieacutercol contenido ruminal y decomisos de matadero Estos residuos suponen un sustrato muy adecuado para la biometanizacioacuten [30]
Aproximadamente entre un 20 y un 50 del peso del animal no es apto para el consumo [20] Por lo tanto la mayor parte de los desechos deben manejarse cuidadosamente en lo referente a su minimizacioacuten recoleccioacuten procesamiento y uso (reutilizacioacuten) lo que disminuye considerablemente los dantildeos ocasionados al medio ambiente a los recursos naturales renovables y a la salud humana [30]
Para el anaacutelisis potencial de produccioacuten de biogaacutes a partir de residuos de mataderos en la Regioacuten de Los Riacuteos en base a la metodologiacutea desarrollada por Vermehren [27] se cuantificaron los residuos de dos mataderos autorizados Frigoriacutefico Valdivia y Frigoriacutefico Balmaceda (en adelante FRIVAL y FRIGOBAL respectivamente) Para poder determinar la cantidad de residuos de beneficio de ganado soacutelo se consideraron ambas plantas de procesamiento dejando de lado otras fuentes posibles tales como mataderos clandestinos o faenamientos realizados en sectores rurales En el caso de la planta FRIGOBAL el flujo de residuos anuales se encuentra disponible en la Superintendencia de Servicios Sanitarios (SISS) y se utilizoacute como base la misma informacioacuten utilizada para la planta FRIVAL (Tabla 33 anexo 731)
De esta forma seguacuten el promedio de la produccioacuten regional de queso para laacutectea mayor y laacutectea menor entre los antildeos 2013 y 2014 con datos de ODEPA y la cantidad de suero generado por unidad de queso producido se estimoacute la generacioacuten anual de lactosuero para la regioacuten (ver tabla 10) Detalle de coeficientes de caacutelculo en tabla 32 anexo 731
La disponibilidad estimada de
materia orgaacutenica proveniente de la industria quesera
en la Regioacuten de Los Riacuteos es de
24 mil toneladas
Fuente Elaboracioacuten propia
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Para estimar los residuos de ambos mataderos se utilizoacute como base lo expuesto en la Declaracioacuten de Impacto Ambiental de la planta FRIVAL presentado en el Sistema de Evaluacioacuten Ambiental [24] en donde se caracterizan sus RILEs (tabla 34 anexo 731) El volumen del flujo diario de residuos liacutequidos generados en la planta FRIVAL es de 650 msup3 [31] asumiendo un funcionamiento de la planta durante los 365 diacuteas del antildeo De acuerdo a esto y considerando los datos presentados en las tablas 33 y 35 del anexo 731 se obtuvieron los valores de materia seca La cantidad total de materia orgaacutenica para la planta FRIVAL fue de 495 tonantildeo y FRIGOBAL 25 tonantildeo
313 Biomasa residual soacutelida
La biomasa residual soacutelida incluye a todos los productos orgaacutenicos no utilizados en las actividades agriacutecolas y ganaderas las forestales y la de los procesos de las industrias agroalimentarias y de transformacioacuten de la madera Algunos ejemplos de este tipo de biomasa son la paja el orujo desechos de poda y raleos aserriacuten residuos de matadero aceites y grasas lodos provenientes de plantas de tratamiento de aguas (industriales y domeacutesticas) residuos soacutelidos urbanos y estieacutercol aviacutecola [20]
3131 Estieacutercol aviacutecola
El estieacutercol aviacutecola se considera como biomasa residual soacutelida para las aves destinadas a la produccioacuten de carne este estieacutercol se halla mezclado con una cama de aserriacuten denominaacutendose Guano de Ave para Carne (GAC) [20]
En este estudio se clasificoacute la produccioacuten de aves para la Regioacuten de Los Riacuteos en dos estratos definidos como pequentildea y mediana explotacioacuten [32] La disponibilidad de biomasa se estimoacute asumiendo que la produccioacuten diaria de estieacutercol liacutequido por ave es de 00001 msup3 [33] [26] con una eficiencia de recoleccioacuten del 50 A continuacioacuten la tabla 11 detalla la cantidad de biomasa disponible en pequentildeas y medianas explotaciones Seguacuten eacutesta la produccioacuten anual de biomasa residual soacutelida proveniente de las pequentildeas y medianas explotaciones de la Regioacuten de Los Riacuteos es de 66 mil msup3 al antildeo
Rango Total aves Estieacutercol animal (msup3antildeo)Pequentildeas explotaciones 270000 4928Medianas explotaciones 95000 1734Total 365000 6662
Tabla 11 Estieacutercol de aves seguacuten tamantildeo de explotacioacuten
El estieacutercol aviacutecola se considera
como biomasa residual soacutelida
a diferencia del estieacutercol
bovino y que al combinarse con agua (purines)
se clasifica como biomasa liacutequida
Fuente Elaboracioacuten propia
43
3132 Industria cervecera
La elaboracioacuten de la cerveza trae consigo la generacioacuten de residuos soacutelidos tales como orujo cerveceros (o bagazo) levaduras y los lodos generados durante el tratamiento de las aguas residuales En particular el bagazo constituye un residuo con valor ganadero bovino dado su alto contenido caloacuterico y alta palatabilidad pese a sus restricciones de aprovechamiento dada su raacutepida perecibilidad En caso de no poder aprovecharse estos residuos el proceso de digestioacuten anaerobia ofrece ventajas sustanciales para el tratamiento de los residuos orgaacutenicos generados por esta industria dada la posibilidad de generar energiacutea renovable a traveacutes de la generacioacuten de biogaacutes [34] En particular el bagazo dado su contenido caloacuterico presenta una buena generacioacuten de biogaacutes
El consumo de cerveza artesanal en Chile equivale soacutelo al 2 del total del mercado de bebestibles pero ha ido creciendo con fuerza en un orden del 30 anual [35]
Debido a su popularidad la industria de la cerveza se ha ido diversificando Es por eso que hoy en diacutea se puede hablar de tres categoriacuteas los cerveceros caseros las mini cerveceriacuteas y las cerveceriacuteas industriales [36]
bull Los cerveceros caseros poseen equipos rudimentarios que permiten repetir de forma casera la misma receta en distintas producciones
bull Las mini cerveceriacuteas (cerveceros artesanales pequentildeos fabricantes) tienen un equipamiento maacutes sofisticado que el de los cerveceros caseros tanques bombas filtros entre algunos pero no llegan al nivel de industrializacioacuten que otras cerveceriacuteas
bull Las cerveceriacuteas industriales poseen mayor equipamiento y tecnologiacutea en el proceso produciendo miles de litros que son comercializados en el mercado nacional e internacional
En la Regioacuten de Los Riacuteos la produccioacuten de cerveza ha aumentado considerablemente durante los uacuteltimos antildeos existiendo actualmente un total de 23 cerveceriacuteas formalizadas y 8 en viacuteas de formalizacioacuten [37]
Del grupo de las 23 empresas formalizadas existentes en la Regioacuten de Los Riacuteos se determinoacute la produccioacuten de bagazo para 4 empresas representativas del grupo de mini cerveceriacuteas (cerveceros artesanales pequentildeos fabricantes) De acuerdo a la informacioacuten recopilada en entrevistas realizadas a los productores (anexo 77) se estimoacute una equivalencia de 3 a 4 kilos de malta por litro de cerveza y un 27 de materia seca para bagazo seguacuten lo determinado en anaacutelisis de laboratorio A continuacioacuten en la tabla 12 se detalla la produccioacuten de bagazo para cada empresa
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Tabla 12 Produccioacuten de cerveza y bagazo para 4 empresas de la Regioacuten de Los Riacuteos
Empresas Litros cerveza antildeo Kg maltaantildeo Kg bagazoantildeoA 204000 51000 86400B 16800 4800 8132C 7680 2400 4066D 14400 4800 8132Total 242880 63000 106730
En base a informacioacuten recopilada se estimoacute que la produccioacuten de cerveza de los 4 productores presentados en la tabla 12 representan el 5 de la produccioacuten de la Regioacuten Es decir la produccioacuten de cerveza de la Regioacuten de Los Riacuteos bordea los 50 mil hectolitros lo que representa una produccioacuten de 2 mil toneladas de bagazo al antildeo
32 Potencial teoacuterico de biogaacutes a partir de las biomasas disponibles
321 Aspectos metodoloacutegicos
Este capiacutetulo tiene como objetivo estimar el potencial teoacuterico de biogaacutes es decir la metanizacioacuten de toda la materia orgaacutenica disponible seguacuten se calculoacute en el capiacutetulo anterior Es importante afirmar que pese a que los recursos de biomasa pueden variar bastante a lo largo del paiacutes o incluso el mundo la produccioacuten de biogaacutes por tipo de biomasa particular deberiacutea ser relativamente constante dado que la biodigestioacuten es un proceso relativamente invariante si se cumplen condiciones miacutenimas de funcionamiento Es por ello que utilizar datos referenciales de otros paiacuteses de condiciones similares (como paiacuteses con clima templado lluvioso como en la Regioacuten de los Riacuteos) constituye una fuente de informacioacuten relativamente confiable respecto de las producciones potenciales Desgraciadamente las tecnologiacuteas para pequentildeos y grandes predios o industrias existentes difieren mucho respecto a costos y a rendimientos por lo que realizar generalizaciones es riesgoso e impreciso Por esta razoacuten se decidioacute utilizar los factores de conversioacuten estandarizados y maacutes frecuentes en la bibliografiacutea existente de manera de lograr representatividad de la informacioacuten
En la tabla 13 se muestran los factores de conversioacuten de biogaacutes seguacuten la fuente de la biomasa estimados a partir de datos bibliograacuteficos [1] En el caso de los purines de lecheriacutea el factor de conversioacuten surge ademaacutes de la experiencia de la empresa Biotecsur en lecheriacuteas de las regiones del sur de Chile En el caso del bagazo de cerveceriacutea el valor fue estimado en base a resultados experimentales de produccioacuten de biogaacutes a partir de bagazo cervecero realizados por el autor en el Instituto de Ingenieriacutea Agraria y Suelos Universidad Austral de Chile
Fuente Elaboracioacuten propia
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Rango Total purines (msup3antildeo) Biogaacutes (msup3 antildeo) 0 a 9 3336 83408 10 a 24 8804 220095 25 a 49 10503 262572 50 a 99 26618 665441 100 a 299 60115 1502865 300 y maacutes 296208 7405211 TOTAL 405584 10139592
Tabla 13 Factores de conversioacuten de materia orgaacutenica en biogaacutes
Tabla 14 Potencial valor teoacuterico de generacioacuten de biogaacutes a partir de la digestioacuten anaeroacutebica de purines de vacunos de lecheriacutea
Biomasa Factor conversioacuten Biogaacutes (Lt) Biomasa (kg o Lt)sup1⁴ Lecheriacuteas - purines 25Queseriacutea-suero 46Ferias ganaderas-estieacutercol 40Cerdos- estieacutercol 40Aves-estieacutercol 70Bagazo de cerveceriacutea 110
De esta manera con los factores de conversioacuten y en base a las cantidades de biomasa disponibles abordadas en el capiacutetulo anterior se calcularon los potenciales regionales de biogaacutes Ademaacutes del caacutelculo de los potenciales regionales totales se calculoacute el potencial de generacioacuten de biogaacutes de la produccioacuten a pequentildea escala esto es cultivos en agricultura familiar campesina (Agricultura de Subsistencia y Pequentildeo Agricultor) produccioacuten laacutectea menor (suero) productores de cerdos de menos de 50 cabezas y pequentildeas explotaciones de aves y cerveceriacutea artesanal
322 Potencial teoacuterico de biogaacutes de biomasa residual liacutequida
3221 Puriacuten de vacuno de lecheriacutea
El caacutelculo del potencial de generacioacuten de metano a partir del puriacuten de vacuno se realizoacute para productores con menos de 50 vacas en ordentildea mediante la informacioacuten proveniente del INDAP y para productores con un plantel mayor a 50 vacas en ordentildea de acuerdo a la informacioacuten obtenida por el INE En la tabla 14 se presenta el total de purines producidos por vacunos en ordentildea en la Regioacuten de Los Riacuteos seguacuten los resultados obtenidos en el capiacutetulo 31 Sobre la base de esta informacioacuten se calculoacute un valor teoacuterico de generacioacuten de biogaacutes para cada segmento En el anaacutelisis se consideroacute que por cada msup3 de puriacuten se producen 25 msup3 de biogaacutes
sup1⁴ Kiloacutegramos en caso de residuos soacutelidos litros en caso de residuos liacutequidos
El caacutelculo del potencial de
generacioacuten de metano a partir del
puriacuten de vacuno se realizoacute para
productores con menos de 50 vacas
en ordentildea mediante la informacioacuten
proveniente de INDAP
Fuente Elaboracioacuten propia
Fuente Elaboracioacuten propia
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3222 Estieacutercol de porcino
En la tabla 15 se presenta el potencial teoacuterico de generacioacuten de biogaacutes a partir de la digestioacuten anaerobia de estieacutercol para cada tamantildeo del productor seguacuten cabezas de ganado porcino el cual fue determinado en este capiacutetulo Para los caacutelculos se consideroacute una eficiencia de recoleccioacuten de materia orgaacutenica del 40 y una produccioacuten de 40 msup3 por cada msup3 de estieacutercol
Tabla 15 Produccioacuten de biogaacutes porcino
Tabla 16 Produccioacuten estimada de biogaacutes para las industrias laacutecteas de la Regioacuten de Los Riacuteos
Rango Total estieacutercol liacutequido Biogaacutes (msup3antildeo) (msup3animalantildeo) Menos de 50 cabezas 13983 559308Maacutes de 50 y menos de 500 698 27927Maacutes de 500 307 12264Total 599499
3223 Ferias ganaderas
Para el caso de ferias ganaderas se consideroacute una produccioacuten de 40 msup3 de biogaacutes por cada msup3 de puriacuten estieacutercol Por lo tanto la produccioacuten potencial de biogaacutes al antildeo para Tatterssall y FEGOSA es de 5012331 msup3 y 2380917 msup3 respectivamente
3224 Residuos de la industria quesera
Considerando un promedio entre el valor superior e inferior del rango expuesto en el anexo 76 y un rendimiento de biogaacutes de 875 (msup3Ton MOS) se calculoacute la cantidad de biogaacutes para la industria laacutectea mayor y menor Para la industria laacutectea mayor tambieacuten se calculoacute a nivel de planta obtenieacutendose los siguientes resultados
INDUSTRIA Materia orgaacutenica (Ton MS) Biogaacutes (msup3 antildeo)Laacutectea Menor 689 602989Laacutectea Mayor 23551 20607069Total regioacuten 24240 21210058
3225 Mataderos
Para el caacutelculo de potencial de produccioacuten de biogaacutes de FRIVAL las grasas fueron separadas de los RILEs seguacuten lo sentildealado en la Declaracioacuten de Impacto Ambiental (SEIA 2005) Por lo tanto para el caacutelculo total de biogaacutes se analizoacute por una parte el potencial de las grasas y por otra el potencial del resto del RIL utilizando en ambos casos factores de conversioacuten especiacuteficos para las grasas y para el RIL
Fuente Elaboracioacuten propia
Fuente Elaboracioacuten propia
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Paraacutemetro Biogaacutes (msup3antildeo)Soacutelidos suspendidos 174331Aceites y grasas 87329TOTAL 261660
Tabla 17 Potencial de biogaacutes Planta FRIVAL
Cabe destacar que tal como se aprecia en la tabla 34 del anexo 731 los valores de soacutelidos suspendidos sumados a los de aceites y grasas son significativamente inferiores a los de la DBO5 (que es una variable indicadora de la cantidad de materia orgaacutenica disponible para los microorganismos) Sin embargo no se encontraron indicadores adecuados para transformar esta uacuteltima variable en biogaacutes por lo tanto se utilizaron los soacutelidos suspendidos y las grasas para esto de modo que es posible una subestimacioacuten del potencial para esta industria [27] Los resultados se muestran en la tabla 17
Para estimar los residuos generados en la planta FRIGOBAL se consideroacute el volumen de RILEs generados seguacuten lo sentildealado por la Superintendencia de Servicios Sanitarios informacioacuten que entregoacute a este organismo la planta de tratamiento de aguas residuales de la empresa Essal para el antildeo 2011 en la comuna de La Unioacuten [27] De acuerdo a estos datos se estimoacute el potencial de produccioacuten de biogaacutes del frigoriacutefico En la tabla 18 se sentildeala el potencial de produccioacuten de biogaacutes para ambas empresas
Tabla 18 Potencial regional de generacioacuten de biogaacutes en la industria de matadero
Planta Biogaacutes (msup3antildeo)FRIVAL 261660FRIGOBAL 13269Total 274929
323 Potencial teoacuterico de biogaacutes de biomasa residual soacutelida
3231 Estieacutercol aviacutecola
De acuerdo al total de biomasa residual determinada se calculoacute el potencial teoacuterico de biogaacutes generado a partir del estieacutercol de la crianza y engorde de aves para pequentildeas y medianas explotaciones en la Regioacuten de Los Riacuteos En la tabla 19 se presenta el potencial teoacuterico de biogaacutes generado a partir del estieacutercol de la crianza y engorde de aves para pequentildeas y medianas explotaciones de la regioacuten
Para los caacutelculos se estimoacute una eficiencia de recoleccioacuten de biomasa de un 40 y una produccioacuten de 70 msup3 de biogaacutes por cada msup3 de estieacutercol
Fuente Elaboracioacuten propia
Fuente Elaboracioacuten propia
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Rango Estieacutercol (msup3 antildeo) Biogaacutes (msup3 antildeo)Pequentildeas explotaciones 4928 344925Medianas explotaciones 1734 121363TOTAL 6662 466288
3232 Residuos de la industria cervecera
En la tabla 20 se muestra el potencial teoacuterico regional de generacioacuten de biogaacutes a partir de los desechos soacutelidos de la industria de la cerveza Para el caacutelculo se consideroacute que por cada kilo de bagazo se producen 110 lt de biogaacutes y se asume que 4 cerveceriacuteas entrevistadas constituyen el 5 del mercado cervecero regional y un 20 de la cerveza artesanalsup1⁵ En cualquier caso el caacutelculo de biogaacutes entregado corresponde al potencial total teoacuterico regional Dado que en el caso de cerveceriacuteas grandes comuacutenmente utilizan el bagazo como subproducto para la alimentacioacuten animal el potencial praacutectico estariacutea sobre estimado
Tabla 20 Potencial de generacioacuten de biogaacutes a partir de los desechos soacutelidos de la industria de la cerveza
Tabla 19 Potencial teoacuterico de biogaacutes generado a partir del estieacutercol de aves
Empresas Bagazo kgantildeo Biogaacutes (msup3antildeo) A 86400 9504B 8132 894C 4066 447D 8132 894
Para el caacutelculo del potencial total maacuteximo se consideroacute el consumo promedio nacional por persona (36ltspersonaantildeo) aplicado a la poblacioacuten de la Regioacuten de Los Riacuteos (404400 habitantes) En el caso de la produccioacuten de pequentildea escala se consideroacute una produccioacuten total de 12 millones de litros anuales de cerveza artesanal
33 Estimacioacuten de la generacioacuten de energiacutea a partir de biogaacutes obtenido desde las distintas biomasas disponibles
331 Aspectos metodoloacutegicos
El presente capiacutetulo pretende entregar cifras referenciales respecto a la cantidad de bioenergiacutea disponible a partir de la generacioacuten con biogaacutes Para ello se consideraron los usos de biogaacutes para produccioacuten de energiacutea teacutermica (calor) y eleacutectrica Al respecto se presentaron los valores de contenido caloacuterico total y su equivalente en metros cuacutebicos de lentildea y kilos de gas licuado de manera de ponderar el valor de sustitucioacuten entre esos combustibles
sup1⁵ Incluida Cerveceriacutea Kunstmann
Fuente Elaboracioacuten propia
Fuente Elaboracioacuten propia
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Para la cuantificacioacuten del calor utilizable (energiacutea teacutermica) se entrega el contenido caloacuterico total equivalente a una eficiencia del 100 En el caso de usar calderas de alta eficiencia (sobre 90) los valores de energiacutea teacutermica real se aproximan bastante a este valor No obstante para otros sistemas teniendo la eficiencia de la tecnologiacutea a emplear se obtiene directamente el potencial teacutermico real
La generacioacuten de energiacutea eleacutectrica se calcula con el potencial maacuteximo teoacuterico para toda la regioacuten pues la cogeneracioacuten con biogaacutes soacutelo es econoacutemicamente viable a mayor escala lo que dejariacutea fuera a la pequentildea agricultura en teacuterminos individuales pero no en teacuterminos colectivos (proyectos asociativos) Para el caso de la electricidad soacutelo se evaluacutea la utilizacioacuten de sistemas de cogeneracioacuten con motores de explosioacuten a gas por ser estos sistemas de comparativo bajo costo y alta eficiencia en relacioacuten a otras alternativas tecnoloacutegicas (eficiencia energeacutetica de 85 calor + electricidad)
Se presenta ademaacutes los equivalentes en msup3 de lentildea y kg de gas licuado como referencia a las dimensiones implicadas en fuentes alternativas comunes en la regioacuten Se utiliza lentildea por que es la opcioacuten teacutermica maacutes barata en la regioacuten y gas licuado por ser el segundo sustituto maacutes accesible teacutecnica y econoacutemicamente presentando similitudes con el biogaacutes
Para el caso del potencial de pequentildea escala soacutelo se evaluacutea el potencial teacutermico dado que los costos y eficiencias de escala de los sistemas de cogeneracioacuten soacutelo pueden lograrse desde una cantidad miacutenima de biomasa disponible que habitualmente solo es gestionada por productores de tamantildeo medio o grande
Se incluye un anaacutelisis de autosuficiencia de biogaacutes para la cocina de una familia rural campesina promedio Respecto a la estimacioacuten de autoabastecimiento como supuesto se asume que eacutestas usan hoy cocina a lentildea tienen suficiente biomasa residual disponible para el funcionamiento de un biodigestor domiciliario y en caso de que faltase se calcula el requerimiento de biomasa con recursos agriacutecolas al alcance como pequentildeas superficies de forraje o cultivos
332 Potencial regional total
Como resultado de los caacutelculos de produccioacuten de biogaacutes a partir de distintas biomasas se obtiene un potencial de generacioacuten regional anual de 403 millones de msup3 En la figura 30 se observan las contribuciones de cada tipo de biomasa al total regional En la tabla 21 se entregan los detalles de energiacutea involucrada
50
Figura 30 Composicioacuten del potencial de biogaacutes regional por tipo de biomasa
Como se mencionoacute previamente para el caacutelculo del total de energiacutea generada a partir del biogaacutes potencial en la regioacuten se consideroacute un solo uso a la vez es decir 100 del biogaacutes regional utilizado para calor o para cogeneracioacuten Por ello las cifras presentadas son soacutelo referenciales al potencial teoacuterico maacuteximo En base a los potenciales regionales de produccioacuten de biogaacutes obtenidos se calcularon los valores maacuteximos posibles de producir en generacioacuten teacutermica total (combustioacuten directa) y de generacioacuten teacutermica + eleacutectrica a traveacutes de sistemas de cogeneracioacuten ambas tecnologiacuteas existentes en el mercado
En relacioacuten al potencial teacutermico se consideroacute combustioacuten directa para efectos de sustitucioacuten con lentildea utilizaacutendose una efi ciencia teacutermica de 60 equivalente a la efi ciencia que presentan las estufas de doble combustioacuten Asimismo se consideroacute un contenido caloacuterico de 5 GJmsup3 de lentildea (con 20 humedad valor promedio de distintas especies nativas maacutes usadas) [25] Con ello se utilizoacute un valor de 00072 msup3 de lentildeamsup3 de biogaacutes En el caso de gas licuado se utilizoacute un valor equivalente a 134 Kwhkg lo que da una tasa de recambio de 244 msup3 de biogaacutes kg gas licuado
POTENCIAL REGIONAL DE BIOGAacuteS
El potencial caloacuterico a partir de biogaacutes en la
Regioacuten equivaldriacutea energeacuteticamente
al 6 de la lentildea consumida
Lecheriacuteas - Purines
Queseriacutea - suero
Ferias ganaderas
Cerdos
Aves
Cerveza
Mataderos
183
1512
06
07
251
526
183 251
403 millones msup3antildeo
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Tabla 21 Potencial regional biogaacutes total y maacuteximo teoacuterico de generacioacuten de energiacutea eleacutectrica y teacutermica
Lecheriacuteas - 10139592 60837550 26282 4545204 24335020 20279183 2315purines Queseriacutea- 21210058 127260349 54976 9507684 50904140 42420116 4842suero Ferias 7393249 44359492 19163 3314120 17743797 14786497 1688ganaderasCerdos 599499 3596996 1554 268733 1438798 1198999 137Aves 466288 2797725 1209 209019 1119090 932575 106Cerveza 234805 1408828 609 105254 563531 469609 54Mataderos 274929 1649574 713 123240 659830 549858 63Total 40318419 241910515 104505 18073255 96764206 80636838 9205
sup1⁶ Corresponde al contenido caloacuterico o energiacutea total Este valor corresponde a su vez al total de energiacutea teacutermica teoacuterica Utilizando la eficiencia de combustioacuten de una tecnologiacutea a emplear determinada se obtendraacute directamente el potencial teacutermico total En el caso de calderas de alta eficiencia la eficiencia puede sobrepasar el 90
Total Biogaacutes Contenido Equivalente Equivalente gas Cogen Cogen Potenciaregional (msup3antildeo) caloacuterico total Lentildea (msup3) licuado teacutermica eleacutectrica eleacutectrica (Kwh)sup1⁶ (Kg) (Kwh) (Kwh) (Kw)
333 Potencial regional de pequentildea escala
Se presenta el potencial de produccioacuten de energiacutea teacutermica de pequentildea escala a partir de biogaacutes y su equivalencia respecto a otros combustibles alternativamente utilizados a escala equivalente a agricultura familiar campesina (AFC) Para el caacutelculo se utilizaron los valores de transformacioacuten correspondientes a los estratos de pequentildea escala de produccioacuten presentados en este capiacutetulo Especiacuteficamente para cada tipo de biomasa se incluyoacute
bull Lecheriacuteas agricultura de subsistencia y pequentildeos agricultoresbull Queseriacutea laacutectea menorbull Estieacutercol de cerdos explotaciones menores de 50 cabezasbull Estieacutercol aves pequentildeas explotacionesbull Industria cervecera cervezas artesanales
En relacioacuten a los sistemas de cogeneracioacuten estos generalmente consisten en motores de combustioacuten interna cuya potencia activa generadores eleacutectricos al tiempo que generan agua caliente a partir de su refrigeracioacuten la cual se utiliza para alimentar redes de agua caliente a edificios o grupos de viviendas conocidas como redes distritales Los valores de cogeneracioacuten asumen una eficiencia de transformacioacuten a calor y electricidad de 24 y 20 KWmsup3 de biogaacutes respectivamente En la tabla 21 se presenta la capacidad de cogeneracioacuten teacutermica y eleacutectrica para cada biomasa analizada en este estudio
En la Regioacuten de Los Riacuteos al antildeo 2010 el consumo de productos derivados de la madera para energiacutea (principalmente lentildea) fue de 1790571 msup3 esteacutereos de los cuales el 84 es residual (rural 35 y urbano 49) comercial institucional 12 e industrial 4 (INFOR 2012) De esta manera el potencial caloacuterico a partir de biogaacutes en la Regioacuten equivaldriacutea energeacuteticamente al 6 de la lentildea consumida
Fuente Elaboracioacuten propia
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Tabla 22 Potencial regional biogaacutes de pequentildea escala y valores de sustitucioacuten de otros combustibles utilizados
Lecheriacuteas - purines 566075 3396450 6987 253751 Queseriacutea - suero 602989 3617933 7443 270298Cerdos 559308 3355851 6903 250717Aves 344925 2069550 4257 154617Cerveza 58701 352207 725 26314Total 2131999 12791992 26315 955696
Sector Biogaacutes Caloacuterico total Equivalente Equivalente (msup3 antildeo) (Kwh) Lentildea (msup3) gas licuado (Kg)
334 Estimacioacuten de autoabastecimiento de biogaacutes para cocina de una familia rural promedio
El concepto de reemplazo de cocina a lentildea tradicional por cocina con quemadores a biogaacutes podriacutea ser una interesante alternativa tecnoloacutegica para familias rurales especialmente en zonas aisladas o lejanas a centros poblados Entre las ventajas que este concepto presenta pueden mencionarse
bull Aprovechamiento de fuentes de biogaacutes disponibles en los predios Como se ha explicado anteriormente en el ambiente rural existe biomasa disponible de diversa iacutendole la que puede ser aprovechada para la produccioacuten de biogaacutes
bull Permite tratamiento de residuos Los residuos orgaacutenicos soacutelidos o liacutequidos sin descomponer pueden ser fuente de vectores malos olores y patoacutegenos En cualquier caso su disposicioacuten en el suelo o cuerpos de agua debe realizarse posterior a un tratamiento De esta manera la biodigestion puede considerarse un tratamiento parcial o en algunos casos total de los residuos para su aplicacioacuten o descarte
bull Independenciaautonomiacutea energeacutetica Por lo anterior los usuarios no dependen de las condiciones externas (disponibilidad y precios en la regioacuten paiacutes o internacionalmente) brindando la posibilidad de lograr una autosuficiencia de combustible a nivel domeacutestico
bull Comodidad de operacioacuten de cocina La operacioacuten de una cocina a gas no requiere los tiempos de encendido y calentamiento que requiere una cocina a lentildea (lo maacutes usado ruralmente) y permite dosificar el uso de combustible de acuerdo a la
sup1⁷ Al respecto ver siguiente subcapiacutetulo relativo a autosuficiencia energeacutetica para cocina de familia rural promedio
sup1⁸ En el caso el periacuteodo estival en el que no se requiere calefaccioacuten y donde todo el calor residual se pierde la eficiencia de una cocina a lentildea tradicional es mucho menor llegando a valores de transformacioacuten de 003350 m3 de lentildeam3 de biogaacutes como se analiza en el siguiente subcapiacutetulo
Para la referencia a combustibles alternativos se utilizoacute el equivalente a 00123 msup3 de lentildeamsup3 de biogaacutes dada las eficiencias equivalentes al uso de cocinas a lentildea tradicionalessup1⁷ con un 35 de eficiencia de combustioacutensup1⁸ Para el caso del gas licuado se utilizoacute el mismo valor utilizado para toda la regioacuten A continuacioacuten en la tabla 22 se presentan los resultados obtenidos en este estudio referente a la capacidad de generacioacuten de energiacutea del segmento definido como pequentildea escala
El concepto de reemplazo
de cocina a lentildea tradicional por cocina con quemadores a
biogaacutes podriacutea ser una interesante
alternativa tecnoloacutegica para familias rurales
Fuente Elaboracioacuten propia
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necesidades precisas minuto a minuto Lo anterior simplifica la operacioacuten de la cocina y eleva considerablemente la eficiencia de uso
bull Mayor eficiencia energeacutetica y de recursos El sustituir una cocina a lentildea por una cocina a biogaacutes maacutes una estufa a lentildea de doble caacutemara (combustioacuten lenta) tiene importantes sinergias Dado que la eficiencia de una cocina a lentildea es de alrededor de un 35 mientras que la estufa de doble caacutemara es de aprox 60 la eficiencia para calefaccioacuten del sistema puede casi duplicarse Incluso eacutesta puede aumentarse auacuten maacutes siacute el agua caliente se obtiene a partir de un serpentiacuten instalado en la estufa de doble caacutemara en lugar de la cocina a lentildea Si a eso se le suma la mayor eficiencia para cocinar de una cocina a biogaacutes respecto a la cocina a lentildea [25] y todo el calor que no se usa antes y despueacutes de cocinar con cocina a lentildea el efecto de aumento en la eficiencia puede ser mucho mayor
bull Importante reduccioacuten de presioacuten sobre bosquesdeforestacioacuten Este punto es especialmente relevante Dado que la eficiencia caloacuterica del sistema puede duplicarse como se planteoacute en el punto anterior la demanda por lentildea puede reducirse a la mitad Ello implica una importante contribucioacuten a la disminucioacuten de la deforestacioacuten por consumo local de lentildea
Entre las desventajas de este tipo de sistemas puede mencionarse
bull Incertidumbre de aceptacioacuten de la tecnologiacutea Ante todo resulta vital conocer como eacutesta tecnologiacutea se adapta al modo de vida costumbres y conocimientos de las familias rurales de manera de saber si seraacute considerada una alternativa atractiva o no por eacutestas Al respecto el proyecto liderado por la Gobernacioacuten de Valdivia sup1⁹ seraacute clave para esclarecer esta incoacutegnita
bull Mayor complejidad de operacioacuten Naturalmente por tratarse de un sistema adicional a lo existente hoy en diacutea su operacioacuten implica nuevas actividades tales como recoleccioacuten de materia orgaacutenica y mantencioacuten baacutesica del equipo Asimismo la operacioacuten del biodigestor requiere cierto nivel de capacitacioacuten Lo anterior no debiese implicar demasiado tiempo ni alta complejidad
bull Mayor costo de inversioacuten Los biodigestores no son sistemas de bajo costo de inversioacuten por lo que en una primera etapa los costos del hogar se elevan en forma significativa lo que puede limitar a muchas familias respecto a su implementacioacuten y uso
bull Huella de carbono Paradoacutejicamente si bien un biodigestor que funciona correctamente permite reducir importantemente la huella de carbono de un hogar de no operarse correctamente o presentar fugas de gas (dado por ejemplo por malas terminaciones) puede implicar aumentar significativamente la huella de carbono de un hogar dado que el poder de efecto invernadero del metano contenido en el biogaacutes es 25 veces mayor que el del dioacutexido de carbono (CO2) que se emitiriacutea por simple combustioacuten
sup1⁹ Estudio ldquoAutoabastecimiento hiacutedrico y energeacutetico a partir de la cosecha de aguas lluvias y la produccioacuten de biogaacutes a traveacutes del tratamiento de residuos orgaacutenicos que se llevoacute a cabo en el aacuterea rural de las comunas de Mariquina (sector costero) Maacutefil y Los Lagos (sector cordillerano) de la provincia de Valdiviardquo
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Tabla 23 Ejemplo de autosuficiencia teacutermica familiar a traveacutes de la incorporacioacuten de un biodigestor domiciliario
Ndeg personas familia 4Demanda biogaacutes cocina Consumo quemador (msup3hr) 03Horas de uso quemadordiacutea sup2⁰ 22Eficiencia caloacuterica quemador biogaacutes 95Eficiencia de transmisioacuten de calor quemador biogaacutes 40Total biogaacutesfamilia (msup3antildeo) 241
Sustitucioacuten de gas licuado por biogaacutes Eficiencia caloacuterica quemador gas 95Eficiencia de transmisioacuten de calor quemador gas 40Equivalencia kg gas licuadomsup3 biogaacutes 043Equivalente gas licuado (kgantildeo) 104Equivalente $antildeo (kg gas licuado=$1100) 113946
Sustitucioacuten de lentildea para cocinar por biogaacutes Calor de lentildea (GJmsup3) sup2sup1 5Eficiencia caloacuterica estufa a lentildea 35Eficiencia de transmisioacuten de calor estufa a lentildea 20Eficiencia de uso estufa a lentildeasup2sup2 70Equivalente lentildea (msup3antildeo) 81
Oferta biogaacutes Residuos Familia Basura orgaacutenicapersonadiacutea (kg) 05Biogaacutes de basura orgaacutenicapersonadiacutea (msup3) 0075Kg de residuos humanos soacutelidospersonadiacutea 03Biogaacutes de residuos humanospersonadiacutea (msup3) 0028Total biogaacutes residuos (msup3familiaantildeo) 150 Biomasa fresca Pasto (ensilaje) Biomasa empastada promedio (ton MShaantildeo) 7Biomasa fresca (30 MS) (kgmsup2) 23Biogaacuteskg biomasa fresca (msup3) 018
sup2⁰ No incluye agua caliente bantildeosduchas (que pueden obtenerse de estufa a lentildea con serpentiacuten) sup2sup1 Lentildea con 20 humedad valor promedio de distintas especies usadas en la regioacuten (AIFBN 2008)sup2sup2 Corresponde al tiempo uacutetil cocinando Promedio invierno (90) ndash verano (50) Invierno es mayor pues el calor residual se utiliza en calefaccionar el hogar
A continuacioacuten se presenta la tabla 23 con informacioacuten referencial respecto del biogaacutes necesario para el abastecimiento de una familia promedio de 4 personas y su equivalencia de ahorro respecto de otros combustibles
Fuente Elaboracioacuten propia
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Msup2 de cultivos para autoabastecimiento Biomasa a usargas cocina Pasto Trigo (silo)Sin residuos domiciliarios 574 370Con residuos domiciliarios 216 139
De la tabla anterior puede concluirse que para autoabastecer de gas la cocina de una familia promedio se requieren soacutelo 574 msup2 de produccioacuten de pasto (en verde) en caso de no agregar los residuos orgaacutenicos de la casa En el otro extremo para lo mismo con recoleccioacuten de residuos orgaacutenicos (domeacutesticos o agriacutecolas) se requieren soacutelo 139 msup2 de trigo (en estado para ensilaje es decir en verde previo a madurez) o menos superficie si se tratase de maiacutez por ser este maacutes productivo Al contar con una cocina a biogaacutes no se requeririacutea cocinar en cocina a lentildea tradicional Con ello es posible sustituir la cocina a lentildea tradicional por una estufa de doble caacutemara (combustioacuten lenta) para la calefaccioacuten La eficiencia teacutermica de una cocina a lentildea tradicional es de aprox 35 y la estufa de doble caacutemara 60 [25] Si se considera que se ahorra la lentildea para cocinar y casi se dobla la eficiencia de combustioacuten para la calefaccioacuten con ello puede lograrse bajar a menos de la mitad la necesidad familiar de lentildea anual Para concretarse lo anterior es necesario desarrollar investigacioacuten respecto a la aplicabilidad de este concepto en el mundo rural considerando barreras teacutecnicas y culturales y evaluando los eventuales impactos que pudiesen generarse
Trigo (ensilaje)Biomasa promedio (ton MSha) (aprox 45 qqm) 104Biomasa fresca (35 MS) (kgmsup2) 30Biogaacuteskg biomasa fresca (msup3) 022
Fuente Elaboracioacuten propia
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Francisco Cerda
4 EVALUACIOacuteN ECONOacuteMICA Y SOCIAL DE SISTEMAS PREDIALES DE BIODIGESTIOacuteN
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41 Aspectos metodoloacutegicosEn este caso la evaluacioacuten econoacutemica se realiza mediante fl ujos proyectados efectuaacutendose una estimacioacuten de los ingresos y costos de produccioacuten Los ingresos de los SPB se estiman sobre la base de la generacioacuten de energiacutea proyectada en el horizonte de evaluacioacuten mientras que dentro de los costos involucrados se considera la inversioacuten inicial y los costos asociados a la mantencioacuten y produccioacuten del SPB
De los proyectos de produccioacuten de biogaacutes en base a residuos orgaacutenicos es posible que exista un amplio rango viable de costos existiendo tambieacuten la alternativa de desarrollar economiacuteas de escala en particular si la intencioacuten es la generacioacuten de electricidad a mediana y gran escala cosa que no es posible realizar en proyectos pequentildeos lo que puede presentar mayor difi cultad para rentabilizarlos
La construccioacuten de la evaluacioacuten privada de los SPB se abordaraacute en base a la formulacioacuten de un fl ujo considerando ingresos y costos calculados de acuerdo a precios de mercado La evaluacioacuten social que no se abordaraacute en eacuteste estudio considera el desarrollo de un fl ujo social que incorpora al anaacutelisis algunas externalidades benefi cios y costos de la situacioacuten sin proyecto y con proyecto en base a precios sociales (Cepal Ministerio del Desarrollo Social) En el siguiente diagrama se muestra la estructura utilizada para el anaacutelisis econoacutemico de los SPB
Por la naturaleza de un proyecto de biogaacutes es conveniente realizar un estudio de los benefi cios y costos asociados a su implementacioacuten y por tratarse de iniciativas que pueden ser fi nanciadas por empresas inversionistas o por instituciones del Estado resulta importante evaluarlas privada y socialmente
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ExternalidadesEfectos indirectos
ImpuestosSubsidios
Tipo de evaluacioacuten Valoracioacuten Componente Flujo Tipo de fl ujo
EvaluacioacutenSocial
EvaluacioacutenPrivada
(Empresa institucioacuten
persona)
Precios Sociales
Precios de
mercado(Privados)
CreacutedictosIntereses
Amortizaciones
Benefi ciosCostos
InversioacutenOperacioacuten
Flujo Social
Flujo Proyecto
Puro
Flujo Prestamista
IngresosCostos
InversioacutenOperacioacuten
Flujo Estado
Flujo Inversionista(Accionista o
duentildeo)
Figura 31 Esquema general de evaluacioacuten social y privada de un Sistema Predial de Biodigestioacuten (SPB)
Fuente Elaboracioacuten propia
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Tipos de beneficiosLos beneficios de un SPB son de diversa iacutendole existiendo tanto econoacutemicos como tambieacuten sociales La generacioacuten de biogaacutes permite usarlo de forma directa como elemento combustible utilizable en generacioacuten de calor e incluso en proyectos de mayor envergadura para generacioacuten de energiacutea eleacutectrica con el consiguiente ahorro al minimizar o dejar de utilizar la fuente energeacutetica convencional e incluso constituir una fuente de ingreso en siacute misma para proyectos de gran envergadura cuya finalidad es la produccioacuten de electricidad En teacuterminos generales los beneficios de un SPB se resumen en
bull Ingresos monetariosbull Ahorro de costos (liberacioacuten de recursos)bull Aumento de disponibilidad de energiacuteabull Otros - Revalorizacioacuten de bienes - Reduccioacuten de riesgos - Mejoramiento de la productividad - Impacto ambiental positivo - Mejoramiento de imagen - Entre otras externalidades positivas atribuibles a cada proyecto en particular
Para efectos de este estudio se ejemplificaraacute una evaluacioacuten privada para un SPB instalado en una lecheriacutea convencional que cuenta con una capacidad diaria de 70 vacas en ordentildea Se elabora ademaacutes un flujo independiente para los diferentes tipos de fuentes energeacuteticas que tenga el productor antes de la instalacioacuten del SPB es decir un flujo para lentildea gas licuado y energiacutea eleacutectrica Ademaacutes en este capitulo se abordan de manera descriptiva las externalidades positivas que pueden ser consideradas al momento de realizar la evaluacioacuten social de un proyecto de instalacioacuten de SPB
42 Valorizacioacuten de productos asociados a Sistemas Prediales de Biodigestioacuten (SPB)
El biogaacutes puede destinarse a produccioacuten de energiacutea eleacutectrica y teacutermica beneficios que son usados para la sustitucioacuten de otros combustibles En todos los casos la demanda puede estar asociada a consumos propios del productor de biogaacutes o bien de terceros 421 Ingresos en sustitucioacuten de energiacuteas (ahorro)
En un proyecto de biogaacutes es necesario valorizar la energiacutea que se produce la cual es utilizada en la sustitucioacuten de otros combustibles
Si la produccioacuten de energiacutea se destina al autoconsumo como es el caso de productores pequentildeos y medianos los ingresos corresponderaacuten a ahorros asociados a los menores retiros de energiacutea que se realicen del sistema eleacutectrico a la sustitucioacuten total o parcial del uso de lentildea o de gas licuado seguacuten sea el caso
En un proyecto de biogaacutes es
necesario valorizar la
energiacutea que se produce la cual es utilizada en la sustitucioacuten
de otros combustibles
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En este caso se contempla que la energiacutea generada seraacute principalmente del tipo teacutermica utilizada para la sustitucioacuten del gas licuado (GLP) lentildea yo electricidad La utilizacioacuten de esta energiacutea proveniente del biogaacutes constituye un ahorro para el proceso de lavado e higiene de implementos de las lecheriacuteas entre otros usos comunes
Estudio de casoPara una lecheriacutea de 70 vacas promedio en ordentildea diaria se consideran los siguientes datos
bull Se debe calentar aproximadamente 400 litros de agua al diacutea a 80degC bull Un SPB para esta capacidad (70 vacas) genera aproximadamente 59 msup3 de biogaacutes
por diacutea o su equivalente a 3 kilos de GLP diariosbull 1 msup3 de biogaacutes equivale a 5600 kcalbull 1 kg GLP equivale a 12000 kcalbull 1 kg lentildea equivale a 3500 kcal
De lo antes mencionado se desprende que para realizar esta tarea en el caso de utilizar lentildea anualmente se requieren 28 metros cuacutebicossup2sup3 La relacioacuten entre el consumo real de lentildea y el contenido energeacutetico (kcalkg lentildea) no es directa ya que mucha energiacutea se pierde en el proceso del encendido del fuego y la eficiencia termodinaacutemica dada por las caracteriacutesticas propias de cada caldera nunca es 100 En promedio 1msup3 de lentildea pesa 600 kg aproximadamente por lo que una lecheriacutea consumiriacutea anualmente alrededor de 16800 kg de lentildea o 46 kg diarios
Ademaacutes aun cuando la gran mayoriacutea de los agricultores poseen bosques propios 1msup3 de lentildea cuesta en el mercado en promedio (puesta en predio productor) aproximadamente $15000 (Diciembre 2015 - Febrero 2016) Se toma como referencia eacuteste dato para el caso de eacuteste estudio ya que una externalidad positiva asociada a la implementacioacuten de un SPB es tambieacuten disminuir la deforestacioacuten por lo cual el valor real de un metro cuacutebico de lentildea es superior que su precio de mercado
En promedio el gasto anual en energiacutea para este tipo de productor lechero en caso de adquirir los combustibles en forma externa seriacutea de
bull $15000 (metro lentildea) x 28 mts al antildeo = $420000 anual usando lentildeabull $950 ($kg GLP) x 1041 kg de GLP al antildeo = $988950 anual usando GLPbull $100 ($Kwh) x 11035 Kwh = $ 1103488 anual usando electricidad
En la siguiente tabla se presenta el detalle de la produccioacuten de biogaacutes y sus costos alternativos para los diferentes tramos de vacas en ordentildea analizados en el estudio Para efectos de la comparacioacuten entre combustibles se asume que la proporcioacuten de uso se mantiene constante independiente del tamantildeo del plantel sup2⁴
sup2sup3 Ricardo Hagedorn Paillaco comunicacioacuten personal
sup2⁴ Es de esperar que la relacioacuten de uso de combustibles no sea proporcional al tamantildeo sino que al aumentar el tamantildeo se tienda a disminuir el consumo de lentildea y a aumentar el consumo de energiacutea eleacutectrica
62
1 a 10 402 201 186 950 $17659821 5 $15000 $75000 1971 $100 $197051 6127 14114
11 a 25 803 402 372 950 $35319643 10 $15000 $150000 3941 $100 $394103 12254 28229
26 a 50 1606 803 744 950 $70639286 20 $15000 $300000 7882 $100 $788206 24507 56457
70 2248 1124 1041 950 $98895000 28 $15000 $420000 11035 $100 $1103488 34310 79040
51 a 100 3212 1606 1487 950 $141278571 40 $15000 $600000 15764 $100 $1576412 49014 112914
100 a 300 9636 4818 4461 950 $423835714 120 $15000 $1800000 47292 $100 $4729236 147043 338743
Tramos Ndeg Vacas
Produccioacuten Biogaacutes msup3
Anual
Produccioacuten Kilos de
GLP anual con SPB
Consumo kg anual de GLP sin proyecto
Precio Kilo GLP
Costo GLP Anual Sin Proyecto
Consumo Metros de Lentildea sin proyecto
En la cuarta columna de la tabla se muestra la determinacioacuten de la cantidad de GLP que se ocupa en el proceso de ordentildea en la situacioacuten sin proyecto En la tercera columna se presenta el equivalente a kilos de GLP que genera el proyecto (1msup3 de biogaacutes equivale a 050 kg GLP) siendo la diferencia entre ambos indicadores la que constituye el excedente generado en cada tramo analizado
Estas cifras corresponden a estudios y mediciones hechas en SPB ya en funcionamiento en la Regioacuten de los Lagos y por encontrarse en condiciones similares a la Regioacuten de Los Riacuteos se acercan con un buen nivel de confi anza a paraacutemetros reales para el caso de proyectos en concreto
422 Excedentes energeacuteticos
Para una lecheriacutea de 70 vacas un SPB produce aproximadamente 2248 msup3 de biogaacutes que equivalen a 1124 kg de GLP anuales por su parte el consumo de la lecheriacutea asciende a los 1041 kg de GLP anual generaacutendose un diferencial de 83 kg de GLP excedente que puede ser valorizado en $79040 por antildeo
La posibilidad de existencia y la cantidad de excedentes que genere un SPB va a depender principalmente del tipo de puriacuten directamente relacionado con la alimentacioacuten del ganado y del desarrollo de nuevas tecnologiacuteas que mejoren la efi ciencia energeacutetica Para el caso de los productores lecheros que utilicen solo energiacutea eleacutectrica en su sistema productivo el SPB reemplazaraacute el consumo de energiacutea que se requiere para el calentamiento de agua En este caso en particular un SPB no reemplaza en su totalidad el consumo eleacutectrico esto quiere decir que un SPB rebaja el gasto y no lo elimina totalmente El biogaacutes excedente se puede asumir de igual forma como un ahorro puesto que se almacena en el gasoacutemetro y se utilizaraacute en alguacuten momento sea por contingencia (ocurra alguacuten problema que haga que el SPB deje de producir biogaacutes unos diacuteas) o por su uso directo al incorporar otro artefacto
423 Costos asociados al proyecto
Los costos asociados a un SPB son baacutesicamente de dos tipos inversioacuten inicial y mantencioacuten dependiendo del tamantildeo del SPB los requerimientos de equipos
La cantidad de excedentes que genere un SPB va a depender
principalmente del tipo de puriacuten
Tabla 24 Costo energeacutetico sin proyecto y benefi cios de produccioacuten energeacutetica
Fuente Elaboracioacuten propia
63
1 a 10 402 201 186 950 $17659821 5 $15000 $75000 1971 $100 $197051 6127 14114
11 a 25 803 402 372 950 $35319643 10 $15000 $150000 3941 $100 $394103 12254 28229
26 a 50 1606 803 744 950 $70639286 20 $15000 $300000 7882 $100 $788206 24507 56457
70 2248 1124 1041 950 $98895000 28 $15000 $420000 11035 $100 $1103488 34310 79040
51 a 100 3212 1606 1487 950 $141278571 40 $15000 $600000 15764 $100 $1576412 49014 112914
100 a 300 9636 4818 4461 950 $423835714 120 $15000 $1800000 47292 $100 $4729236 147043 338743
Precio msup3 de lentildea
Costo Lentildea
Anual Sin Proyecto
Consumo Kw
anual sin proyecto
Precio Kw
Costo anual Killowatts
sin proyecto
Produccioacuten Kilowatts con SPB
Excedentes Energeacuteticos Anual (GLP)
materiales y maquinarias seraacuten proporcionales La construccioacuten puede ser realizada localmente por lo tanto la mano de obra no es en su totalidad de tipo califi cada 424 Inversioacuten
Consiste en todos los costos de diagnoacutestico disentildeo ingenieriacutea fabricacioacuten e instalacioacuten de los SPB y su puesta en marcha Los costos de inversioacuten inicial incluyen diversos iacutetems como los materiales utilizados para la fabricacioacuten completa del SPB desde el proceso de movimiento de tierra con maquinaria pesada la instalacioacuten de la membrana impermeable el disentildeo e ingenieriacutea calculista instalacioacuten de tuberiacuteas compra e instalacioacuten de equipos (motores yo generadores calderas etc) y la mano de obra necesaria para el proceso Los costos para cada tramo de nuacutemero de vacas en ordentildea en estudio seraacuten presentados en la tabla 25
Para simplifi car el anaacutelisis se utilizoacute soacutelo un biodigestor de estructura fl exible pues es la tecnologiacutea que mejor se encuadra en este rango de tamantildeos no obstante es esperable que a medida que variacutee el nuacutemero de vacas pueda aumentarse tambieacuten el grado de tecnifi cacioacuten lo que implicariacutea variaciones no proporcionales en los costos
Tramos Ndeg Vacas Inversioacuten Inicial 1 a 10 2500000
11 a 25 6500000
26 a 50 12300000
51 a 100 15000000
101 a 300 60000000
Tabla 25 Costos de inversioacuten privada
Fuente Elaboracioacuten propia
64Tramos Ndeg Vacas Costo Mantencioacuten Anual ($) 1 a 10 50000
11 a 25 80000
26 a 50 150000
51 a 100 200000
101 a 300 1000000
Tabla 26 Costos de mantencioacuten privada
Para el caso de la lecheriacutea de 70 vacas la inversioacuten inicial privada bruta (iva incluido) es de $15000000 Por su parte si se desglosa eacuteste iacutetem del total de la inversioacuten inicial del SPB el costo neto de los materiales es de aproximadamente un 80 ($10084034) y lo restante corresponde a mano de obra A modo de simplificar el anaacutelisis se usaron cifras estimadas
Visto de otro modo
$15000000 de inversioacuten inicial privada bruta iva incluido$(15000000 x 08)119=$10084034 Inversioacuten neta en materiales$(15000000 x 02)=$3000000 Costo en mano de obra$15000000-$3000000=$12000000 Costo bruto en materiales
425 Costos de operacioacuten y mantencioacuten
Se refieren a los costos de funcionamiento a lo largo de la vida uacutetil del SPB y corresponden al valor de las acciones de revisioacuten diaria por parte del personal a cargo los costos asociados a la reparacioacuten de instalaciones repintado anticorrosivos reparaciones de membranas anclajes pernos yo cualquier artefacto fiacutesico que sea parte del SPB
La mantencioacuten de este tipo de SPB requiere en promedio 15 minutos diarios de dedicacioacuten por parte del operario lo que respecta al personal que mantiene la sala de ordentildea y la limpieza de los patios no se considera pues esta labor se debe realizar con o sin SPB El operario debe realizar una inspeccioacuten visual cada diacutea de la instalacioacuten para prevenir que se atasque alguna tuberiacutea de entrada o salida que no existan fugas de biogaacutes o de biol Una labor demandante de tiempo pero que se realiza de 2 a 4 veces por antildeo es la limpieza de los decantadores que es una operacioacuten que se debe realizar con pala a mano o mecaacutenica y para efectos de caacutelculo la valorizacioacuten se realiza en horas hombre
426 Evaluacioacuten y sensibilizacioacuten privada de la inversioacuten
Para realizar la evaluacioacuten privada y sensibilizacioacuten del anaacutelisis de la lecheriacutea estudiada en el caso se consideran los siguientes supuestos
Dependiendo del combustible
utilizado actualmente se
determina el monto de inversioacuten inicial
por efecto del ahorro econoacutemico
generado por la sustitucioacuten de la
fuente de energiacuteaFuente Elaboracioacuten propia
65
bull Inversioacuten Total de construccioacuten de un SPB $15000000bull Precio de Kcal de lentildea= $0007bull Precio kg GLP $950bull Precio Kwh $100bull Precio metro lentildea $15000bull Tasa de descuento utilizada 10 12 15bull No se considera creacutedito por parte del privado (no opera la incorporacioacuten de la
cuenta intereses financieros)bull Amortizacioacuten realizada a 10 antildeosbull Horizonte de evaluacioacuten 20 antildeosbull Se evaluacutea con ahorro de alternativas de utilizacioacuten de lentildea y GLPbull El costo de materiales corresponde aproximadamente a un 80 de la inversioacuten
inicialbull El costo de mano de obra corresponde aproximadamente a un 20 de la inversioacuten
inicialbull Se asume un incremento del 3 anual para los costos de mantencioacutenbull No se aplica ahorro de impuestos por fundamentos contables que rigen en la
legislacioacuten tributaria vigente
Al efectuar la evaluacioacuten de la inversioacuten utilizando los supuestos indicados se puede sentildealar que la implementacioacuten de un SPB evaluado en un horizonte de 20 antildeos genera baja rentabilidad (del orden del 46) y una recuperacioacuten de Capital lenta (142 antildeos) lo que hace poco interesante la inversioacuten (ver Anexo 78)
Sin embargo considerando la generacioacuten de externalidades positivas las que se abordaraacuten con maacutes detalle en el capiacutetulo siguiente se ha considerado pertinente analizar escenarios que contemplen subsidio puacuteblico los que ademaacutes de rentabilizar
66
70 Vacas Antildeo 0 Antildeo 1 Antildeo 2 Antildeo 3 Antildeo 4 Antildeo 5 Antildeo 20Ingresos Ahorro lentildea $420000 $432600 $445578 $458945 $472714 $736473Excedentes $79040 $81411 $83854 $86369 $88960 $138597Beneficios Totales $499040 $514011 $529432 $545314 $561674 $875070 Costos Costo mantencioacuten -$200000 -$206000 -$212180 -$218545 -$225102 -$350701Valor residual $0 $0 $0 $0 $0 $1500000Inversioacuten inicial -$15000000 Subsdio $12692000 Aporte privado (a) -$2308000 Costos Totales -$200000 -$206000 -$212180 -$218545 -$225102 $1149299Flujo Neto -$2308000 $299040 $308011 $317252 $326769 $336572 $2024368Flujo Neto Acumulado $0 $299040 $607051 $924303 $1251072 $1587644 $9535317
Sensibilizacioacuten VANVAN 10 $1040075
VAN 12 $548052
VAN 15 $648
TIR 1500
Para el caso de la lentildea por ser un combustible de menor valor de mercado el aporte de capital maacuteximo efectuado por el inversionista para conseguir una rentabilidad del 15 es de $2308000 y el subsidio puacuteblico debe ser del orden del 85 de la Inversioacuten inicial con lo que se genera una recuperacioacuten del capital privado a los 69 antildeos
En la Tabla siguiente se realiza el ejercicio considerando la evaluacioacuten para la misma lecheriacutea del caso pero asumiendo que se utiliza como combustible a sustituir GLP
Tabla 27 Determinacioacuten del aporte privado y subsidio puacuteblico considerando sustitucioacuten de lentildea (TIR 15)
En el caso del GLP por
tratarse de un combustible
de mayor valor comercial que la
lentildea la sustitucioacuten posee un impacto
mayor en la disminucioacuten de los
costos
socialmente la inversioacuten desde el punto de vista del inversionista privado al disminuir su aporte a la inversioacuten inicial permite incrementar la rentabilidad de su capital y disminuir el periacuteodo de recuperacioacuten del mismo
En virtud de lo anterior y utilizando los mismos paraacutemetros de la evaluacioacuten realizada a continuacioacuten se presentan tres ejercicios de anaacutelisis de la rentabilidad del capital aportado por el inversionista para lo cual se incorporan diferentes niveles de subsidio puacuteblico de manera de hacer maacutes atractiva la inversioacuten privada tanto para casos de sustitucioacuten de lentildea como de GLP por ser combustibles representativos del consumo energeacutetico del segmento de productores analizados
(a) Corresponde al monto de inversioacuten al que el VAN se hace cero o se acerca a este valor
Fuente Elaboracioacuten propia(Ver anexo 78)
67
70 Vacas Antildeo 0 Antildeo 1 Antildeo 2 Antildeo 3 Antildeo 4 Antildeo 5 Antildeo 20Ingresos Ahorro GLP $98895000 $1018619 $1049177 $1080652 $1113072 $1734130Excedentes $79040 $81411 $83854 $86369 $88960 $138597Beneficios Totales $1067990 $1100030 $1133031 $1167022 $1202032 $1872727 Costos Costo mantencioacuten -$200000 -$206000 -$212180 -$218545 -$225102 -$350701Valor residual $0 $0 $0 $0 $0 $1500000Inversioacuten inicial -$15000000 Subsidio $8475000 Aporte privado (a) -$6525000 Costos Totales -$200000 -$206000 -$212180 -$218545 -$225102 $1149299Flujo Neto -$6525000 $867990 $894030 $920851 $948476 $976930 $3022026Flujo Neto Acumulado $0 $867990 $1762020 $2682870 $3631346 $4608277 $24823216
Sensibilizacioacuten VAN VAN 10 $2768871
VAN 12 $1469089
VAN 15 $1683
TIR 1500
Tabla 28 Determinacioacuten del aporte privado y subsidio puacuteblico considerando sustitucioacuten de GLP (TIR 15)
En el caso del GLP por tratarse de un combustible de mayor valor comercial que la lentildea la sustitucioacuten posee un impacto mayor en la disminucioacuten de los costos Esto permite efectuar un aporte de capital maacutes elevado y exigir al proyecto una rentabilidad al capital del 15 lo que para este caso en particular equivale a un aporte privado maacuteximo de $ 6525000 consiguiendo la recuperacioacuten del capital invertido en un periacuteodo de 69 antildeos Para tal efecto se requiere un subsidio puacuteblico miacutenimo del orden del 57 de la inversioacuten Inicial montos inferiores de subsidio generariacutean una rentabilidad del capital inferior al 15 exigido en este ejercicio
(a) Corresponde al monto de inversioacuten al que el VAN se hace cero o se acerca a este valor
Fuente Elaboracioacuten propia(Ver anexo 78)
En el siguiente ejercicio este mismo caso se sensibiliza considerando que existe un de subsidio menor al indicado previamente mostraacutendose la dependencia de este tipo de proyectos a los subsidios puacuteblicos para los SPB considerados en este estudio
68
Tabla 29 Determinacioacuten del aporte privado y subsidio puacuteblico considerando sustitucioacuten de GLP (TIR 10)
70 Vacas Antildeo 0 Antildeo 1 Antildeo 2 Antildeo 3 Antildeo 4 Antildeo 5 Antildeo 20Ingresos Ahorro GLP $98895000 $1018619 $1049177 $1080652 $1113072 $1734130Excedentes $79040 $81411 $83854 $86369 $88960 $138597Beneficios Totales $1067990 $1100030 $1133031 $1167022 $1202032 $1872727 Costos Costo mantencioacuten -$200000 -$206000 -$212180 -$218545 -$225102 -$350701Valor residual $0 $0 $0 $0 $0 $1500000Inversioacuten inicial -$15000000 Subsidio $5708000 Aporte privado (a) -$9292000 Costos Totales -$200000 -$206000 -$212180 -$218545 -$225102 $1149299Flujo Neto -$9292000 $867990 $894030 $920851 $948476 $976930 $3022026Flujo Neto Acumulado $0 $867990 $1762020 $2682870 $3631346 $4608277 $24823216
Sensibilizacioacuten VANVAN 10 $1871
VAN 12 -$1297911
VAN 15 -$2765317
TIR 1000
Al aplicar subsidios menores ademaacutes de incrementarse el aporte de capital privado la rentabilidad sobre el mismo disminuye Asiacute con niveles de subsidio a la inversioacuten inicial del orden del 38 para obtener una rentabilidad del 10 el aporte de capital debe ser de $9292000 extendieacutendose ademaacutes el periodo de recuperacioacuten hasta los 93 antildeos
Por uacuteltimo es necesario sentildealar que la sensibilizacioacuten realizada se acotoacute al tipo de caso sin embargo de acuerdo a experiencias instaladas en la zona sur de Chile este tipo de inversiones se rentabilizan mejor para los tramos de mayor cantidad de vacas donde existe una mayor generacioacuten de excedentes y se posibilita ademaacutes de la sustitucioacuten de energiacutea caloacuterica la generacioacuten de energiacutea eleacutectrica para autoabastecimiento
(a) Corresponde al monto de inversioacuten al que el VAN se hace cero o se acerca a este valor
Fuente Elaboracioacuten propia(Ver anexo 78)
Este tipo de inversiones se
rentabilizan mejor para los tramos de
mayor cantidad de vacas donde
existe una mayor generacioacuten de
excedentes y se posibilita ademaacutes
de la sustitucioacuten de energiacutea caloacuterica
la generacioacuten de energiacutea
eleacutectrica para autoabastecimiento
69
43 Externalidades y consideraciones para la evaluacioacuten social de un SPB
Para efectos de realizar el estudio de valorizacioacuten social o evaluacioacuten social de un proyecto de construccioacuten de un SPB es importante tener en cuenta que existen dos escenarios la situacioacuten sin proyecto y la situacioacuten con proyecto y la metodologiacutea seleccionada para su evaluacioacuten dependeraacute de quien efectuacutee la inversioacuten Si el financiamiento es privado se utilizaraacute la metodologiacutea de Costo-beneficio ahora si el financiamiento es de tipo puacuteblico seriacutea aconsejable realizarlo mediante la metodologiacutea de Costo-eficiencia El estudio social de eacuteste tipo de proyectos requiere de un anaacutelisis acabado distinto de la naturaleza de esta publicacioacuten razoacuten por la cual en este texto se considera de forma descriptiva una serie de externalidades positivas que la instalacioacuten de un SPB genera entre ellas
bull Disminucioacuten de oloresbull Disminucioacuten de vectores (insectos roedores etc)bull Disminucioacuten de la deforestacioacutenbull Menor emisioacuten de gas metano y disminucioacuten del efecto invernaderobull Control de malezasbull Estabilizacioacuten e higienizacioacuten de purines
Toda implementacioacuten de un SPB ademaacutes de generar ahorros energeacuteticos aporta beneficios que se desprenden de la naturaleza misma del proyecto y sus cualidades especiacuteficas bioloacutegicas
431 Disminucioacuten de olores y vectores
La disposicioacuten de los purines en los predios sin tratamiento genera olores que pueden durar varios diacuteas Esto eventualmente dependiendo de la cercaniacutea con poblados y otros predios puede generar problemas de convivencia con la comunidad los cuales podriacutean estar en desacuerdo con las emisiones de malos olores
Esto se debe principalmente a que se trata de materia orgaacutenica putrescible que genera compuestos derivados de la carga de microorganismos patoacutegenos presentes en los purines sin procesar
En base a la experiencia en los SPB que operan actualmente se ha determinado que la disposicioacuten en los campos de los purines tratados disminuyen significativamente los olores en comparacioacuten con purines frescos
432 Sustitucioacuten de lentildea menos deforestacioacuten
Debido a la generacioacuten de energiacutea de un SPB se puede sustituir diversas fuentes energeacuteticas y entre estas la lentildea constituye una fuente de energiacutea usada extensivamente por los pequentildeos agricultores quienes normalmente hacen fuego en calderas que a su vez calientan el agua con la cual realizan las labores de higiene de las herramientas y equipos de ordentildea La equivalencia energeacutetica seriacutea la siguiente
70
Un productor de 70 vacas consume unos 28 msup3 anuales La productividad sustentable de biomasa forestal (nativo) utilizada fue de 145 msup3 por hectaacuterea [28] Por lo tanto ahorrar 28 msup3 equivale a 187 ha de bosque no desforestado El ahorro de no cortar 187 ha equivale a poder vender en el mercado la lentildea ($15000 x 28=$420000) o bien no hacer uso del bosque y conservarlo
433 Menor emisioacuten de gas metano disminucioacuten del efecto invernadero
El uso de SPBs genera que el gas metano contenido en los purines sea procesado dentro de un espacio sellado para su posterior combustioacuten Se disminuyen los gases nocivos al reducir directamente la combustioacuten de lentildea y carboacuten para cocinar calentar agua calefaccionar o iluminar La combustioacuten del biogaacutes contribuye a la mitigacioacuten del calentamiento global ya que el principal constituyente del biogaacutes es el metano el cual su efecto invernadero es 21 veces maacutes contaminante que el dioacutexido de carbono CO2 Su combustioacuten es altamente recomendable pues la transformacioacuten de metano a CO2 en la combustioacuten baja en 21 veces el efecto invernadero por aacutetomo de carbono involucrado 434 Control de malezas
Los purines contienen semillas que no fueron desintegradas en el estoacutemago de los bovinos por lo cual si son dispuestos en las praderas sin procesar en un SPB estas semillas normalmente germinan y distribuyen nuevamente la maleza en el suelo haciendo maacutes difiacutecil el control por parte de los agricultores La presencia de maleza reduce la cantidad de especies nobles en las praderas destinadas a la alimentacioacuten animal disminuyendo su calidad nutritiva Con un SPB estas semillas son decantadas o descompuestas y se reduce casi totalmente su potencial de germinacioacuten final
435 Estabilizacioacuten e higienizacioacuten de purines
El principal peligro de disponer los purines frescos en un terreno agriacutecola son los agentes patoacutegenos que contiene la mezcla Sin embargo el proceso bioloacutegico de un SPB reduce significativamente la carga microbiana y de bacterias dependiendo de la temperatura y tiempo de retencioacuten Esto evita que los mismos animales se enfermen por consumir pasto o agua contaminada
436 Cumplimiento de normas medioambientales
Ante cualquier tipo de fiscalizacioacuten por parte de las autoridades sanitarias correspondientes La utilizacioacuten de un SPB fomenta indiscutiblemente el cumplimiento de las normas medioambientales
Contenido energeacutetico del biogaacutes 55Kwhmsup3 Equivalencia a GLP 1Kwh = 78gr Equivalencia en Petroacuteleo 1Kwh = 01 L Equivalencia en lentildea 1Kwh = 850 Kcal (dependiendo del tipo de bosque y humedad)
Tabla de equivalencia energeacutetica
71
En caso de estar bajo incumplimiento de la norma medioambiental de disposicioacuten de RILES y ser fiscalizado el predio por la autoridad competente las multas pueden llegar hasta los $50000000 (cincuenta millones de pesos)
437 Criterios de evaluacioacuten social
En la evaluacioacuten social de proyectos se identifican tres meacutetodos costo-beneficio costo-eficiencia y costo-efectividad La teacutecnica utilizada dependeraacute del tipo de proyecto y de queacute tan factible sea cuantificar los beneficios Para el anaacutelisis costo-beneficio el principal indicador utilizado es el valor actual neto social que no es otra cosa que el flujo de beneficios y costos sociales traiacutedos a valor presente descontados por la tasa social de descuento donde para la determinacioacuten de beneficios y costos sociales se utilizan los denominados ldquoprecios socialesrdquo La aplicacioacuten de este meacutetodo presupone que es posible identificar y cuantificar todos los beneficios relevantes asociados al proyecto lo que obviamente no es trivial
Es precisamente cuando esto no ocurre que se privilegian otras teacutecnicas aunque estas metodologiacuteas alternativas tambieacuten pueden ser aplicadas en contextos en que simplemente se opta por no medir los beneficios en el entendido que eacutestos de todos modos superaraacuten los costos Una posibilidad es el meacutetodo de costo-eficiencia donde el eacutenfasis se pone en medir adecuadamente el costo de proyectos alternativos con beneficios similares lamentablemente no es frecuente contar con otros proyectos estrictamente comparables lo que limita su aplicacioacuten adecuada y la metodologiacutea de Costo-Efectividad que actualmente no es utilizada en el Sistema Nacional de Inversiones (Agostini y Razmilic 2015)
72
73
Eliana Sotomayor
5 NORMATIVA APLICABLE A PROYECTOS DE GENERACIOacuteN DE BIOGAacuteS
74
El Sistema de Evaluacioacuten de
Impacto Ambiental (SEIA) es un
instrumento de gestioacuten ambiental
de caraacutecter preventivo
En Chile diversos oacuterganos de la Administracioacuten del Estado tienen competencias ambientales que dan lugar a permisos o pronunciamientos que deben ser obtenidos antes de emprender un proyecto de inversioacuten o modificar uno que esteacute en operacioacuten Desde marzo de 1994 existe en el paiacutes la Ley Ndeg 19300 sobre Bases Generales del Medio Ambiente que plantea entre otras cosas un Sistema de Evaluacioacuten de Impacto Ambiental (SEIA) el cual considera una serie de instrumentos de evaluacioacuten de caraacutecter preventivo respecto a las obras que se desarrollan en el territorio y el impacto que estas generan sobre el mismo De estos instrumentos posiblemente los maacutes importantes son el Estudio de Impacto Ambiental (EIA) y la Declaracioacuten de Impacto Ambiental (DIA) cuyas condiciones para el desarrollo de cada uno se sentildealan en el Articulo 10 y 11 de la ley respectivamente [38]
Sin embargo a pesar de toda la normativa vigente existe cierto desconocimiento respecto a si un proyecto o actividad debe someterse o no a dicho Sistema es por ello que se debe realizar previamente una Consulta de Pertinencia La pertinencia es la respuesta del oacutergano administrativo que aclara y determina cuaacutel es el procedimietnto legal para un proyecto Hay dos preguntas claves en materia ambiental La primera si el proyecto debe o no someterse al SEIA La segunda en caso que el proyecto deba ingresar al SEIA si debe hacerlo a traveacutes de una Declaracioacuten o de un Estudio de Impacto Ambiental [39]
Para el caso de sistemas agriacutecolas de menor tamantildeo cuya referencia se hace en este estudio la construccioacuten y funcionamiento de Sistemas Prediales de Biodigestioacuten presentan impactos menores a los que hace referencia el SEIA y generalmente se encuentran asociados a actividades ya existentes de manejo de residuos por lo cual no deben ingresar al SEIA y soacutelo requieran tramitar sus Permisos Ambientales Sectoriales (PAS) a traveacutes de los organismos vinculados a cada permiso
La magnitud de los potenciales impactos que pueda producir una planta de biogaacutes dependeraacute del tipo de sustratos utilizados (tipo de biomasa y su manejo) del tamantildeo de la planta (flujo de sustrato y digestato y cantidades almacenadas) y su cercaniacutea a centros poblados reservas de agua aacutereas protegidas o bienes ambientales en general[5] Es por ello que la normativa de caraacutecter ambiental y los PAS aplicables a un proyecto o actividad especiacutefico deben determinarse caso a caso siendo responsabilidad de cada titular evaluar su aplicacioacuten de acuerdo a las caracteriacutesticas y localizacioacuten del proyecto Para ello se hace fundamental realizar previamente la Consulta de Pertinencia
Sin perjuicio de lo anterior a continuacioacuten se sentildealan los PAS y las normativas ambientales que podriacutean aplicar para proyectos de generacioacuten produccioacuten y distribucioacuten de biogaacutes sentildealados en este estudio
De acuerdo al Nuevo Reglamento SEIA Decreto 402013 Titulo VII De los permisos y pronunciamientos ambientales sectoriales Permisos Ambientales Mixtos se deben considerar pertinentes los siguientes artiacuteculos[40]
- PAS 138 Aguas Servidas (ex PAS 91) Para la construccioacuten reparacioacuten modificacioacuten y ampliacioacuten de cualquier obra puacuteblica o particular destinada a la evacuacioacuten tratamiento o disposicioacuten final de desaguumles aguas servidas de cualquier naturaleza (artiacuteculo 138 RSEIA)
75
- PAS 139 RILEs (ex PAS 90) Para la construccioacuten reparacioacuten modificacioacuten y ampliacioacuten de cualquier obra puacuteblica o particular destinada a la evacuacioacuten tratamiento o disposicioacuten final de residuos industriales o mineros (artiacuteculo 139 RSEIA)
- PAS 140 Residuos (ex PAS 93) Para la construccioacuten reparacioacuten modificacioacuten y ampliacioacuten de cualquier planta de tratamiento de basuras y desperdicios de cualquier clase o para la instalacioacuten de todo lugar destinado a la acumulacioacuten seleccioacuten industrializacioacuten comercio o disposicioacuten final de basuras y desperdicios de cualquier clase (artiacuteculo 140 RSEIA)
En cuanto a las normativas ambientales pertinentes a proyectos de generacioacuten de biogaacutes en este estudio se consideran las siguientes
- Norma Chilena sobre Plantas de Digestioacuten Anaeroacutebica - Disentildeo y Operacioacuten (PRNCh3381) a mayo del 2016 se encuentra en proceso de estudio por parte del comiteacute teacutecnico Esta norma establece una clasificacioacuten para las plantas de digestioacuten anaeroacutebica de acuerdo a
- Tipo de materia prima [5] Materias primas de residuos de animales que requieren proceso de higienizacioacuten Materias primas provenientes de residuos vegetales que no requieren proceso de higienizacioacuten
- Tipo de fermentacioacuten empleada
Fermentacioacuten seca los procesos de fermentacioacuten seca generan biogaacutes y el digestato que puede ser aplicado como mejorador de suelos
Fermentacioacuten liacutequida Los procesos de fermentacioacuten liacutequida generan junto con el biogaacutes un efluente que se debe descargar al alcantarillado o a aguas superficiales Ademaacutes determina el tamantildeo de la planta Pequentildeas plantas de digestioacuten anaeroacutebica con una potencia instalada menor o igual a 60kw Plantas medianas de digestioacuten anaeroacutebica con una potencia instalada mayor a 60kw y menor o igual a 300kw Grandes plantas de digestioacuten anaeroacutebica con una capacidad instalada mayor a 300kw
- Norma Teacutecnica de Calidad del Digestato (NCh33752015) La norma sobre disentildeo y operacioacuten de plantas de digestioacuten anaeroacutebica establece que es indispensable para su aplicacioacuten el reconocimiento de esta norma Su vigencia se inicia el 27082015 y tiene por objetivo establecer los requisitos de calidad de los productos obtenidos a partir del proceso de digestioacuten anaeroacutebica (digestato) para su aplicacioacuten en suelos y el tipo de sustrato que puede ser sometido a eacuteste proceso
En cuanto a la seguridad de instalaciones de biogaacutes actualmente no existe una normativa oficial en Chile hasta la fecha soacutelo se ha presentado un documento a consulta puacuteblica para la aprobacioacuten del reglamento Este reglamento espera ser promulgado el 2017 y establece los requisitos miacutenimos de seguridad que deberaacuten cumplir las instalaciones de biogaacutes cuya produccioacuten es con fines energeacuteticos en las etapas de disentildeo construccioacuten operacioacuten mantenimiento reparacioacuten modificacioacuten
Norma Teacutecnica de Calidad
del Digestato (NCh33752015)
La norma sobre disentildeo y operacioacuten de plantas
de digestioacuten anaeroacutebica
establece que es indispensable
para su aplicacioacuten el
reconocimiento de eacutesta
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inspeccioacuten y teacutermino definitivo de operaciones En este documento auacuten en traacutemite de aprobacioacuten se expresa la distancia miacutenima que debe existir entre las edificaciones y equipos Determina tambieacuten los paraacutemetros de seguridad de acuerdo al tamantildeo de las instalaciones el cual se encuentra definido en la normativa respectiva (PRNCh3381) Ademaacutes establece que en el disentildeo y construccioacuten se debe tener en cuenta el uso de materiales adecuados para el manejo del biogaacutes la proteccioacuten de tuberiacuteas la limpieza del gas y la hermeticidad del proceso entre otros [31]
Finalmente se describen los procedimientos para determinar la composicioacuten del gas donde el porcentaje miacutenimo vv de metano es de 50 Ademaacutes se indica que se debe mantener registro de las composiciones y documentacioacuten de respaldo Tambieacuten el reporte de accidentes e incidentes que se debe realizar en a lo menos 24 hr donde se solicita un informe con un plazo de 30 diacuteas para instalaciones medianas y grandes [30]
Cabe destacar que estas medidas de seguridad estaacuten en proceso de modificacioacuten por lo que es indispensable determinar la normativa actualizada por cumplir en el momento que se realice el proyecto de biogaacutes ademaacutes de tener en cuenta que en Chile se estaacute en proceso de desarrollo de la normativa En la tabla 30 a continuacioacuten se revisan algunas de las especificaciones legales que actualmente son aplicables a proyectos de biogaacutes [31]
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Tabla 30 Especificaciones legales que actualmente son aplicables a proyectos de biogaacutes
Etapa de produccioacuten
Produccioacuten
Almacenamiento
Tratamiento depuracioacuten
Transporte-distribucioacuten
Uso en instalaciones fijas
Existente aplicableLey 18410 (Gasobtencioacuten y produccioacuten distribucioacuten de energiacutea eleacutectrica) DFL 3231931 (Ley de servicios de Gas) Art 41 Art 48 1357 y 8 Art 53 sanciones Art55 (medidas cautelares de seguridad) DSS 59499 (condiciones sanitarias y ambientales de trabajo)
Ley 18410 (Gasobtencioacuten y produccioacuten distribucioacuten de energiacutea eleacutectrica) DSE 672004 (Reglamento de servicio de gas de red) DSS-59499 (condiciones sanitarias y ambientales de trabajo)
DSS 59499 (condiciones sanitarias y ambientales de trabajo)
DSE-2802009 (Reglamento de seguridad para el transporte y distribucioacuten de gas de red) DSE 672004 (Reglamento de servicio de gas de red) DSS 59499 (Condiciones sanitarias y ambientales de trabajo)
DSE-19195 (Reglamento de instaladores de gas) DSE-29805 (reglamento para la certificacioacuten de productos eleacutectricos y combustibles) OC-643302 DSS 59499 (Condiciones sanitarias y ambientales de trabajo)
DST-21191 (Normas sobre emisiones de vehiacuteculos motorizados Livianos) DST 5494 (Normas de emisioacuten aplicables a vehiacuteculos motorizados medianos) NCh 3213 Of 2010 (biometano ndash especificaciones) DSS 59499 (condiciones sanitarias y ambientales de trabajo)
Normativa auacuten sin referenciar al biogaacutesDFL 32331 Art 10 (ubicacioacuten plantas y gasoacutemetros)
DFL 32331 Art 10 (ubicacioacuten plantas y gasoacutemetros)
NCh2264Of2009 (Gas natural - especificaciones) NCh 3213Of2010 (biometano ndash especificaciones)
DSE-662007 (Reglamento de instalaciones interiores y medidores de gas) RE 207609 (Protocolos para la certificacioacuten inspeccioacuten perioacutedica y verificacioacuten de la conversioacuten de instalaciones interiores de gas) RE-125009 (Procedimiento para la autorizacioacuten y control de entidades de certificacioacuten de instalaciones interiores de Gas)RE-36808 (Declaracioacuten de instalacioacuten de centrales teacutermicas)
DST-5588 (Normas de emisioacuten aplicables a vehiacuteculos motorizados pesados) DST-21191(Normas sobre emisiones de Vehiacuteculos motorizados livianos) RE-6500 (Certificacioacuten de vehiacuteculos a gas Subsecretariacutea de Transporte)
Uso en vehiacuteculos motorizados
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79
6 CONCLUSIONES GENERALES
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Del presente estudio exploratorio se desprende que el potencial para generar biogaacutes con residuos orgaacutenicos del sector agropecuario en la Regioacuten de los Riacuteos es auspicioso y representa una oportunidad para aportar y al mismo tiempo diversificar la matriz energeacutetica de la regioacuten asiacute como para contribuir en la gestioacuten de residuos del sector avanzando en las metas regionales de sustentabilidad
La produccioacuten de biogaacutes constituye para la regioacuten una alternativa teacutecnica y socialmente valiosa como solucioacuten a la dependencia en el uso de combustibles foacutesiles y del recurso bosque nativo para la obtencioacuten de lentildea Existen hoy en diacutea proyectos exitosos en desarrollo y alternativas tecnoloacutegicas que funcionan dentro de las condiciones ambientales de la Regioacuten adaptaacutendose a los requerimientos y capacidad de los distintos recursos disponibles e instalaciones agropecuarias existentes
De acuerdo a las estimaciones realizadas en el presente estudio la digestioacuten anaeroacutebica de residuos de la agroindustria de la regioacuten presenta un potencial de produccioacuten de biogaacutes cercano a los 403 millones de msup3antildeo equivalentes a 242000 GWh de energiacutea bruta
Los principales sustratos corresponden a 53 la industria del queso (suero) 23 a lecheriacuteas (purines) y 18 a ferias ganaderas (estieacutercol-puriacuten)
En teacuterminos de la sustitucioacuten de energiacutea caloacuterica en base a lentildea la generacioacuten de calor potencial equivale al calor entregado por 104500 msup3 de lentildea (usando eficiencia de estufa de doble caacutemara) o bien a 18000 toneladas de gas licuado Esto es significativo dado que equivale al 6 del consumo actual de lentildea en la Regioacuten de Los Riacuteos
Respecto a la generacioacuten de energiacutea eleacutectrica y considerando el total teoacuterico regional correspondiente al 100 del biogaacutes utilizado en sistemas de cogeneracioacuten el potencial eleacutectrico maacuteximo corresponderiacutea a 80600 MWh o el equivalente a una potencia constante de 92 MW lo que equivale al 146 del consumo regional Esta cogeneracioacuten entregariacutea 96700 GWh como calor residual aprovechable
Conclusiones
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En relacioacuten al potencial de cambios tecnoloacutegicos innovadores la adopcioacuten de biodigestores domiciliarios en el territorio rural en conjunto con el uso de cocinas a biogaacutes especialmente en el aacutembito de la agricultura familiar campesina se vislumbra como una prometedora tecnologiacutea que podriacutea disminuir de manera importante la demanda de lentildea GLP o electricidad para cocinar permitiendo mejorar ciertos estaacutendares de comodidad y al mismo tiempo optimizar la gestioacuten de residuos orgaacutenicos tanto agropecuarios como domeacutesticos ademaacutes de su contribucioacuten a la conservacioacuten del bosque nativo
Respecto a las externalidades positivas no fue posible cuantificarlas por falta de informacioacuten y estudios regionales al respecto sin embargo se mencionan y describen como parte de este estudio Aun asiacute se destaca la importancia de avanzar en la estimacioacuten del impacto social y ambiental para favorecer su aprobacioacuten por parte de la comunidad rural y los tomadores de decisiones involucrados
Bajo las condiciones y valores de inversioacuten actual (que no considera las externalidades positivas) y seguacuten el anaacutelisis econoacutemico realizado a 20 antildeos no resulta econoacutemicamente atractivo la instalacioacuten de un SPB en los distintos segmentos estudiados De acuerdo al anaacutelisis realizado y en consideracioacuten a las externalidades identificadas las alternativas analizadas sugieren escenarios donde se justificariacutea la aplicacioacuten de subsidios Sin embargo se requiere profundizar dichos anaacutelisis considerando las diversas situaciones productivas y tecnoloacutegicas existentes asiacute como diferentes opciones de financiamiento tales como postulacioacuten a proyectos programas o subsidios puacuteblicos de asociaciones gremiales incentivos asociativos entre otros
Finalmente el resultado de este estudio permitiraacute a agricultores teacutecnicos y profesionales del aacutembito puacuteblico y privado contar con un documento de consulta que contiene informacioacuten detallada del potencial de biogaacutes disponible a partir de los residuos generados por la actividad agroindustrial en la regioacuten abriendo importantes posibilidades a la generacioacuten de energiacutea limpia no contaminante y de mayor eficiencia energeacutetica con el consiguiente aporte al desarrollo sustentable de la actividad agropecuaria en la Regioacuten de Los Riacuteos
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7 ANEXOS
71 Anaacutelisis comparativo entre puriacuten crudo y digestadoComparacioacuten de contenido nutricional
A continuacioacuten se presenta un anaacutelisis comparativo del contenido nutricional de purines previo y posterior al paso por un biodigestor
Anaacutelisis del puriacuten sin biodigestioacuten
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Anaacutelisis del puriacuten con biodigestioacuten
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72 Anaacutelisis de residuos de fosas seacutepticas tratados con biodigestioacutenA continuacioacuten se presenta un anaacutelisis de un digestato cuya biomasa de entrada incluyoacute aguas servidas Puede apreciarse que los patoacutegenos se encuentran disminuidos estando por debajo del liacutemite de deteccioacuten
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Paraacutemetro Flujo residuos sup1 Total sup2 Total sup2 (msup3 diacutea sup1 ) (kg MS diacutea sup1 ) (ton MS antildeo sup1 ) DBO5 2064 75327Soacutelidos Suspendidos 650 1194 436Aceites y Grasas 407 149TOTAL 1601 585
73 Caacutelculo de potenciales de biomasa y energiacutea731 Datos referenciados
Tabla 31 Potencial de produccioacuten de biogaacutes por animal [32]
Sustrato MS ()[33] MOS()[34] Rdto biogaacutes (msup3t MOS] [34] Contenido CH4 (vol )[34]
Suero 6 80 95 800 950 60 80
Tabla 32 Materia seca materia orgaacutenica rendimiento de biogaacutes y contenido de metano para el suero de leche
Tabla 33 Generacioacuten diaria y anual de residuos en materia seca expresados en kg por diacutea y toneladas por antildeo para FRIVAL
Fuente sup1Datos presentados por la planta en el SEIA (2005) y 2Altaner (2009)
Fuente Elaboracioacuten propia
Fuente Deublein D and Steinhauser A (eds) (2008) Gas Preparation in Biogas from Waste and Renewable Resources An Introduction Wiley-VCH Verlag GmbH amp Co KGaA Weinheim Germany doi 1010029783527621705ch3f
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Tabla 34 Valores de DBO5 soacutelidos suspendidos totales y aceites y grasas presentes en los RILes generados en la planta FRIVAL
Paraacutemetro Promedio ponderado (mg L sup1 ) Promedio ponderado (kg mmacrsup3 ) Carga maacutexima diaria (kg diacutea )DBO5 3175 3175 1515Soacutelidos Suspendidos 1837 1837 876Aceites y Grasas 626 0626 299
Paraacutemetro Flujo residuos sup1 Total sup2 Total sup2 (msup3 antildeo sup1) (kg antildeo sup1) (ton antildeo sup1)Soacutelidos Suspendidos 12031 22101 221Aceites y Grasas 7531 75TOTAL 29632 296
Fuente SEIA (2005)
Tabla 35 Volumen y materia seca de residuos generados por planta FRIGOBAL al antildeo
Fuente sup1 Vermehren [19] en base a SISS (2012) y sup2 Declaracioacuten de impacto ambiental planta FRIVAL [24]
732 Encuestas y entrevistas a actores relevantes
Se realizaron encuestas y entrevistas a productores de los rubros analizados con el propoacutesito de conocer la capacidad de generacioacuten de residuos y la demanda energeacutetica de sus procesos productivos
Ademaacutes se realizaron entrevistas formales a los expertos de diferentes sectores tanto empresas consultores privados sector acadeacutemico e instituciones gubernamentales entre otras que permitieron tener una visioacuten global de los diferentes sistemas productivos analizados en este estudio
733 Encuesta productores de leche (Segmento de 0-10 vacas en ordentildea)
Predio 1
El predio se encuentra ubicado en el sector de Choroico a 14 km de la comuna de Riacuteo Bueno La superficie total es de 10 heacutectareas de las cuales 7 corresponden a la unidad de negocio lecheriacutea y 3 son destinadas a la crianza de terneros La empresa cuenta con un equipo de ordentildea de 2 unidades no posee liacutenea de leche y no posee estanque enfriador Entrega en tarro
La raza predominante es Overo Colorado posee 8 vacas masas 5 vacas en ordentildea y 3 vacas secas Realiza dos ordentildeas al diacutea Los meses de mayo a septiembre no ordentildea Durante la temporada 2014 entregoacute 7300 litros de leche Las vacas estaacuten en promedio 3 horas en el patio de espera
Predio 2
El predio se encuentra ubicado en el sector de Cayurruca a 24 km de la comuna de Riacuteo Bueno La superficie total es de 20 hectaacutereas siendo la totalidad de la superficie destinada al rubro de leche 15 hectaacutereas corresponden a la unidad de negocio lecheriacutea y 5 corresponden a la unidad de negocio crianza La empresa cuenta con un equipo de ordentildea de 2 unidades no posee liacutenea de leche y cuenta con un estanque enfriador de 650 litros Realiza dos ordentildeas al diacutea
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La raza predominante del rebantildeo es Overo Negro y Holstein fresian El total de vaca masa es de 16 y tiene en ordentildea un promedio anual de 8 Posee 4 vacas secas
Durante la temporada 2014 Bruno entregoacute 35946 litros a planta No ordentildeoacute durante los meses de julio y agosto Las vacas estaacuten en promedio 4 horas en el patio de espera No tiene pozo purinero
734 Encuesta productores de leche (Segmento de 10-25 vacas en ordentildea)
Predio 1El predio se encuentra ubicado en el sector de Choroico a 20 kiloacutemetros de la comuna de Riacuteo Bueno La superficie total del predio es de 39 hectaacutereas de las cuales 20 estaacuten destinadas al rubro de la leche De eacutestas 13 hectaacutereas corresponden a la unidad de negocio lecheriacutea y 7 a la unidad de negocio crianza La empresa cuenta con un equipo de ordentildea de 2 unidades no posee liacutenea de leche y no posee tanque enfriador La sentildeora Alicia entrega leche en tarro
La raza de su rebantildeo es Overo Negro y Overo Colorado El total de vacas masas es de 29 y tiene un promedio de 24 vacas en ordentildea En promedio al antildeo tiene 6 vacas secas y 19 terneros Realiza 2 ordentildeas Durante la temporada 2014 la sentildeora Alicia comercializoacute un total de 78720 litros de leche En promedio las vacas estaacuten 4 horas en el patio de espera
Predio 2El predio se encuentra ubicado en el sector de Futahuente a 50 kiloacutemetros de la ciudad de Riacuteo Bueno La superficie total del predio es de 21 hectaacuterea de las cuales 15 corresponden a la unidad de negocio lecheriacutea y 5 a la unidad crianza La empresa cuenta con un equipo de ordentildea de 4 unidades posee liacutenea de leche y estanque enfriador de 570 litros
La raza predominante del rebantildeo lechero es Jersey Overo Negro y Overo Colorado El total de vacas masa son 20 en ordentildea tiene 16 y 4 vacas secas en promedio al antildeo
Realiza dos ordentildeas La produccioacuten de leche durante la temporada 2014 fue de 76830 litros En promedio las vacas estaacuten 4 horas en el patio de espera
735 Encuesta productores de leche (Segmento de 50-100 vacas en ordentildea)
Predio 1El predio se encuentra ubicado en el sector de Folilco a 35 kiloacutemetros de la comuna de Riacuteo Bueno La superficie total es de 342 hectaacutereas propias y 26 arrendadas
La superficie destinada al rubro de leche es de 602 hectaacutereas de las cuales 442 corresponden a la unidad de negocio lecheriacutea y 16 a la unidad de negocio crianza La empresa cuenta con un equipo de ordentildea de 6 unidades posee liacutenea de leche y estanque enfriador de 2400 litros
La raza predominante del rebantildeo lechero es Overo Colorado El total de vacas masa es de 117 de las cuales 84 estaacuten en ordentildea El nuacutemero de vacas secas en promedio son 31 Las vacas se encuentran en el patio de espera 4 horas aproximadamente Siacute posee pozo purinero
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74 Encuesta ferias de ganado741 Encuesta Tattersall de Riacuteo Bueno
bull Capacidad maacutexima de cabezas en la feria 2500 cabezas promediobull Cantidad promedio de cabezas que existen en un determinado tiempo en el recinto Esta informacioacuten aparece en la paacutegina
web de la feria
bull Porcentaje de tipo de animales (vaquilla novillo bueyes etc) en un determinado periacuteodo de tiempo Esta informacioacuten aparece en la paacutegina web de la feria
bull Permanencia promedio de animales en el recinto Los animales pueden permanecer simplemente 2 a 3 horas como miacutenimo y como maacuteximo 48 horas Pero lo normal es que el animal se encuentre en el recinto aproximadamente 24 horas
742 Procedimiento para deshacerse de los desechos (bostas y purines)
bull Bostas Despueacutes de ponerle aserriacuten a los corrales las bostas son extraiacutedas con pala y trasladadas con carretilla a un lugar especiacutefico del recinto para que luego semanalmente sean trasladadas a Curarrehue
bull Purines (Juan Carrasco) Los purines despueacutes del manguereo y tambieacuten con ayuda de la pendiente llegan a los desaguumles los cuales estaacuten proacuteximos a los corrales para posteriormente ser conducidos a una planta procesadora que realiza un filtrado separando los soacutelidos de los liacutequidos Los soacutelidos son trasladados al recinto donde son acumuladas las bostas y los liacutequidos caen en el alcantarillado
743 Cantidad promedio de desechos (bostas y purines) en un determinado tiempo
bull Desechos soacutelidos Potencialmente 4000 Kg a 6000kg
bull Desechos liacutequidos No tienen cifras especiacuteficas ya que son desprendidos en el alcantarillado
744 Encuesta FEGOSA Paillaco (Carlos Rocha)
bull Capacidad maacutexima de cabezas en la feria 1700 cabezas promedio
bull Cantidad promedio de cabezas que existen en un determinado periodo de tiempo en el recinto Esta informacioacuten aparece en la paacutegina web de la feria
bull Porcentaje de tipo de animales (vaquilla novillo bueyes etc) en un determinado periodo de tiempo Esta informacioacuten aparece en la paacutegina web de la feria
bull Permanencia promedio de animales en el recinto Los animales pueden irse de inmediato o permanecer como maacuteximo 48 horas Pero lo normal es que el animal se encuentre en el recinto aproximadamente 24 horas
745 Procedimiento para deshacerse de los desechos (bostas y purines)
bull Bostas Despueacutes de ponerle aserriacuten a los corrales las bostas son extraiacutedas con pala y trasladadas con carretilla a un lugar especiacutefico del recinto para que luego semanalmente sean trasladadas a Curarrehue
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bull Purines Los purines despueacutes del manguereo y tambieacuten con ayuda de la pendiente llegan a los desaguumles los cuales estaacuten proacuteximos a los corrales Posteriormente son conducidos a 2 pozos purineros de capacidad de 10000 litros cada uno Una vez llenos son traslados por un camioacuten de FEROSOR a una planta procesadora en Puerto Montt
746 Cantidad promedio de desechos (bostas y purines) en un determinado tiempo
bull Desechos soacutelidos Potencialmente 3000 Kg a 4000kg bull Desechos purines Potencialmente 20000 litros entre 1 a 2 semanas tendriacutea que ser trasladado por FEROSOR
75 Entrevista criaderos de aves751 Agriacutecola y aviacutecola ciudad de Valdivia La Aviacutecola se dedica a la venta de insumos agriacutecolas y a la venta de aves de carne y ponedoras El criadero se encuentra ubicado en las dependencias comerciales de la aviacutecola La capacidad maacutexima del recinto es de aproximadamente 2000 aves El mayor porcentaje de su produccioacuten estaacute orientado a la venta de pollos Broiler los que promedian el 80 del total Ademaacutes se comercializan gallinas y patos los cuales promedian 12 y 8 respectivamente
El mayor problema que presenta la aviacutecola en el proceso productivo es la calefaccioacuten de la sala donde se mantienen las aves El duentildeo de la empresa sentildeala que cuando iniciaron el negocio se usaban laacutemparas incandescentes a petroacuteleo pero con los antildeos las nuevas tecnologiacuteas y el cambio en la valorizacioacuten de los combustibles ha favorecido el uso de la calefaccioacuten en base a energiacutea eleacutectrica Actualmente el costo promedio mensual en electricidad para calefaccionar la sala de mantenimiento de las aves fluctuacutea entre los $400000 a los $500000 pesos
La empresa proyecta establecer caacutemaras incubadoras por lo cual estima que su consumo de energiacutea eleacutectrica aumentaraacute en un 20
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76 Entrevista productores de quesoNelson Pizarro Lago Ranco sector Huaimen (Ayudante del productor Juan Pizarro)
Sectores de ventaEn ferias de Corral Valdivia y Lago Ranco
Precio de venta del queso$4400kiloiquestSe dedica soacutelo a la produccioacuten de quesoSolamente queseriacuteaiquestCompra la leche o tiene sus propias vacasCompro la leche trabajando aproximadamente 1200 litros diariosiquestCuantos kilos de queso produce en un determinado tiempo150 kg ndash 140 kg de queso diario (15 quesos)iquestCuantos litros de suero produce en un determinado tiempo8 litros por kilo de quesoiquestDiariamente se produce 800-900 litros de sueroSe desprende aproximadamente el 80 del total de la lecheiquestLa calidad de la leche afecta a la produccioacuten de sueroSiacute afecta Cuando la leche es maacutes gruesa se desprende entre un 60 a un 70 del total de la lecheNatalia Unioacuten Lago Ranco sector CayurrucaSectores de ventaEn ferias de Valdivia y Lago Ranco
Precio de venta del queso$3500kiloiquestSoacutelo se dedica a la produccioacuten de quesoSolamente queseriacuteaiquestCompra la leche o tiene sus propias vacasCompro la leche trabajando aproximadamente 800 litros diariosiquestCuaacutentos kilos de queso produce en un determinado tiempo90 kg a 100 kg de queso diario (10 quesos)iquestCuaacutentos litros de suero produce en un determinado tiempo8 a 9 litros por kilo de quesoiquestDiariamente se produce 500 a 600 litros de sueroSe desprende aproximadamente entre 80 iquestLa Calidad de la leche afecta a la produccioacuten de sueroSi afecta cuando la leche es maacutes gruesa se desprende un 70 del total de la leche
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77 Encuesta industria cervezaSe realizaron entrevistas a 4 cerveceriacuteas artesanales de la Regioacuten todas localizadas en Valdivia Las cerveceriacuteas fueron
bull Cuello Negrobull 3 Puentesbull JBellobull El Growler
En general la entrevista recopiloacute los datos teacutecnico-productivos necesarios para la estimacioacuten del potencial de produccioacuten de biogaacutes de cada cerveceriacutea Adicionalmente se consultoacute sobre los planes de expansioacuten y la visioacuten de crecimiento del sector en el corto y mediano plazo
Al respecto Cerveza Cuello Negro pretende duplicar su produccioacuten en un plazo de aproximadamente dos antildeos El resto de las cerveceriacuteas consultadas si bien expresaron intensiones y visioacuten optimista respecto de su expansioacuten no especificaron metas o cantidades
Consultadas sobre su visioacuten acerca del potencial de crecimiento del sector cervecero artesanal Cristiaacuten Olivares de Cuello Negro afirmoacute que es virtualmente indefinido ldquoLa cerveza artesanal considerando Kunstmann y Kross acapara aproximadamente un 2 del mercado Considerando que en USA es del 15 la posibilidades de crecimiento son muy grandesrdquo destacoacute Misma opinioacuten expresoacute Javier Bello de Cerveza JBello ldquoLa cerveceriacutea artesanal tiene mucho potencial le estaacute quitando volumen a la cerveceriacutea industrial que hoy tiene maacutes del 90 del mercado Asiacute que son miles y miles de litrosrdquo enfatizoacute el emprendedor Finalmente Joel Driver de Cerveceriacutea El Growler tambieacuten considera que el potencial de crecimiento es enorme ldquoEn USA hay cerveceriacuteas artesanales que producen 20 veces lo que produce Kunstmann El mercado de USA igual es gigante pero aquiacute falta mucho todaviacutea tanto en la Regioacuten como en el paiacutes En ese sentido considerando el bajo porcentaje de las artesanales en el mercado de las cervezas cuesta mucho ponerse un liacutemiterdquo explicoacute
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Tabla 36
Sensibilizacioacuten VANVAN 10 -$5706129VAN 12 -$7005911VAN 15 -$8473317TIR 460
Fuente Elaboracioacuten propia
Caso 70 Vacas Antildeo 0 Antildeo 1 Antildeo 2 Antildeo 3 Antildeo 4 Antildeo 5 Antildeo 6 Antildeo 7 Antildeo 8 Antildeo 9 Antildeo 10 Antildeo 11 Antildeo 12 Antildeo 13 Antildeo 14 Antildeo 15 Antildeo 16 Antildeo 17 Antildeo 18 Antildeo 19 Antildeo 20Ingresos Ingresos Ahorro lentildea $420000 $432600 $445578 $458945 $472714 $486895 $501502 $516547 $532043 $548005 $564445 $581378 $598820 $616784 $635288 $654346 $673977 $694196 $715022 $736473Excedentes $79040 $81411 $83854 $86369 $88960 $91629 $94378 $97209 $100126 $103129 $106223 $109410 $112692 $116073 $119555 $123142 $126836 $130641 $134560 $138597Beneficios Totales $499040 $514011 $529432 $545314 $561674 $578524 $595880 $613756 $632169 $651134 $670668 $690788 $711512 $732857 $754843 $777488 $800813 $824837 $849582 $875070 Costos Costo mantencioacuten -$200000 -$206000 -$212180 -$218545 -$225102 -$231855 -$238810 -$245975 -$253354 -$260955 -$268783 -$276847 -$285152 -$293707 -$302518 -$311593 -$320941 -$330570 -$340487 -$350701Valor residual $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $1500000Inversioacuten inicial -$15000000 Subsdio $12692000 Aporte privado -$2308000 Costos Totales -$200000 -$206000 -$212180 -$218545 -$225102 -$231855 -$238810 -$245975 -$253354 -$260955 -$268783 -$276847 -$285152 -$293707 -$302518 -$311593 -$320941 -$330570 -$340487 $1149299Flujo Neto -$2308000 $299040 $308011 $317252 $326769 $336572 $346669 $357069 $367781 $378815 $390179 $401885 $413941 $426360 $439150 $452325 $465895 $479871 $494268 $509096 $2024368Flujo Neto Acumulado $0 $299040 $607051 $924303 $1251072 $1587644 $1934313 $2291383 $2659164 $3037979 $3428158 $3830043 $4243985 $4670344 $5109494 $5561819 $6027714 $6507585 $7001853 $7510948 $9535317
Caso 70 Vacas Antildeo 0 Antildeo 1 Antildeo 2 Antildeo 3 Antildeo 4 Antildeo 5 Antildeo 6 Antildeo 7 Antildeo 8 Antildeo 9 Antildeo 10 Antildeo 11 Antildeo 12 Antildeo 13 Antildeo 14 Antildeo 15 Antildeo 16 Antildeo 17 Antildeo 18 Antildeo 19 Antildeo 20Ingresos Ahorro GLP $98895000 $1018619 $1049177 $1080652 $1113072 $1146464 $1180858 $1216284 $1252772 $1290355 $1329066 $1368938 $1410006 $1452306 $1495876 $1540752 $1586974 $1634584 $1683621 $1734130Excedentes $79040 $81411 $83854 $86369 $88960 $91629 $94378 $97209 $100126 $103129 $106223 $109410 $112692 $116073 $119555 $123142 $126836 $130641 $134560 $138597Beneficios Totales $1067990 $1100030 $1133031 $1167022 $1202032 $1238093 $1275236 $1313493 $1352898 $1393485 $1435289 $1478348 $1522698 $1568379 $1615431 $1663894 $1713810 $1765225 $1818181 $1872727 Costos Costo mantencioacuten -$200000 -$206000 -$212180 -$218545 -$225102 -$231855 -$238810 -$245975 -$253354 -$260955 -$268783 -$276847 -$285152 -$293707 -$302518 -$311593 -$320941 -$330570 -$340487 -$350701Valor residual $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $1500000Inversioacuten inicial -$15000000 Subsidio $5708000 Aporte privado -$9292000 Costos Totales -$200000 -$206000 -$212180 -$218545 -$225102 -$231855 -$238810 -$245975 -$253354 -$260955 -$268783 -$276847 -$285152 -$293707 -$302518 -$311593 -$320941 -$330570 -$340487 $1149299Flujo Neto -$9292000 $867990 $894030 $920851 $948476 $976930 $1006238 $1036425 $1067518 $1099544 $1132530 $1166506 $1201501 $1237546 $1274673 $1312913 $1352300 $1392869 $1434655 $1477695 $3022026Flujo Neto Acumulado $0 $867990 $1762020 $2682870 $3631346 $4608277 $5614515 $6650941 $7718459 $8818003 $9950533 $11117039 $12318540 $13556086 $14830759 $16143671 $17495971 $18888841 $20323496 $21801191 $24823216
Sensibilizacioacuten VANVAN 10 $1040075VAN 12 $548052VAN 15 $648TIR 1500
Sensibilizacioacuten VANVAN 10 $1871VAN 12 -$1297911VAN 15 -$2765317TIR 1000
FLUJO FINANCIERO SIN SUBSIDIO EN BASE A GLP
FLUJO FINANCIERO CON SUBSIDIO (85) EN BASA A LENtildeA
Caso 70 Vacas Antildeo 0 Antildeo 1 Antildeo 2 Antildeo 3 Antildeo 4 Antildeo 5 Antildeo 6 Antildeo 7 Antildeo 8 Antildeo 9 Antildeo 10 Antildeo 11 Antildeo 12 Antildeo 13 Antildeo 14 Antildeo 15 Antildeo 16 Antildeo 17 Antildeo 18 Antildeo 19 Antildeo 20Ingresos Ahorro GLP $98895000 $1018619 $1049177 $1080652 $1113072 $1146464 $1180858 $1216284 $1252772 $1290355 $1329066 $1368938 $1410006 $1452306 $1495876 $1540752 $1586974 $1634584 $1683621 $1734130Excedentes $79040 $81411 $83854 $86369 $88960 $91629 $94378 $97209 $100126 $103129 $106223 $109410 $112692 $116073 $119555 $123142 $126836 $130641 $134560 $138597Beneficios Totales $1067990 $1100030 $1133031 $1167022 $1202032 $1238093 $1275236 $1313493 $1352898 $1393485 $1435289 $1478348 $1522698 $1568379 $1615431 $1663894 $1713810 $1765225 $1818181 $1872727 Costos Costo mantencioacuten -$200000 -$206000 -$212180 -$218545 -$225102 -$231855 -$238810 -$245975 -$253354 -$260955 -$268783 -$276847 -$285152 -$293707 -$302518 -$311593 -$320941 -$330570 -$340487 -$350701Valor residual $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $1500000Inversioacuten inicial -$15000000 Subsidio $0 Aporte privado -$15000000 Costos Totales -$200000 -$206000 -$212180 -$218545 -$225102 -$231855 -$238810 -$245975 -$253354 -$260955 -$268783 -$276847 -$285152 -$293707 -$302518 -$311593 -$320941 -$330570 -$340487 $1149299Flujo Neto -$15000000 $867990 $894030 $920851 $948476 $976930 $1006238 $1036425 $1067518 $1099544 $1132530 $1166506 $1201501 $1237546 $1274673 $1312913 $1352300 $1392869 $1434655 $1477695 $3022026Flujo Neto Acumulado $0 $867990 $1762020 $2682870 $3631346 $4608277 $5614515 $6650941 $7718459 $8818003 $9950533 $11117039 $12318540 $13556086 $14830759 $16143671 $17495971 $18888841 $20323496 $21801191 $24823216
FLUJO FINANCIERO PRIVADO CON SUBSIDIO (38) EN BASE A GLP
78 Anaacutelisis Econoacutemico
93
Caso 70 Vacas Antildeo 0 Antildeo 1 Antildeo 2 Antildeo 3 Antildeo 4 Antildeo 5 Antildeo 6 Antildeo 7 Antildeo 8 Antildeo 9 Antildeo 10 Antildeo 11 Antildeo 12 Antildeo 13 Antildeo 14 Antildeo 15 Antildeo 16 Antildeo 17 Antildeo 18 Antildeo 19 Antildeo 20Ingresos Ingresos Ahorro lentildea $420000 $432600 $445578 $458945 $472714 $486895 $501502 $516547 $532043 $548005 $564445 $581378 $598820 $616784 $635288 $654346 $673977 $694196 $715022 $736473Excedentes $79040 $81411 $83854 $86369 $88960 $91629 $94378 $97209 $100126 $103129 $106223 $109410 $112692 $116073 $119555 $123142 $126836 $130641 $134560 $138597Beneficios Totales $499040 $514011 $529432 $545314 $561674 $578524 $595880 $613756 $632169 $651134 $670668 $690788 $711512 $732857 $754843 $777488 $800813 $824837 $849582 $875070 Costos Costo mantencioacuten -$200000 -$206000 -$212180 -$218545 -$225102 -$231855 -$238810 -$245975 -$253354 -$260955 -$268783 -$276847 -$285152 -$293707 -$302518 -$311593 -$320941 -$330570 -$340487 -$350701Valor residual $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $1500000Inversioacuten inicial -$15000000 Subsdio $12692000 Aporte privado -$2308000 Costos Totales -$200000 -$206000 -$212180 -$218545 -$225102 -$231855 -$238810 -$245975 -$253354 -$260955 -$268783 -$276847 -$285152 -$293707 -$302518 -$311593 -$320941 -$330570 -$340487 $1149299Flujo Neto -$2308000 $299040 $308011 $317252 $326769 $336572 $346669 $357069 $367781 $378815 $390179 $401885 $413941 $426360 $439150 $452325 $465895 $479871 $494268 $509096 $2024368Flujo Neto Acumulado $0 $299040 $607051 $924303 $1251072 $1587644 $1934313 $2291383 $2659164 $3037979 $3428158 $3830043 $4243985 $4670344 $5109494 $5561819 $6027714 $6507585 $7001853 $7510948 $9535317
Caso 70 Vacas Antildeo 0 Antildeo 1 Antildeo 2 Antildeo 3 Antildeo 4 Antildeo 5 Antildeo 6 Antildeo 7 Antildeo 8 Antildeo 9 Antildeo 10 Antildeo 11 Antildeo 12 Antildeo 13 Antildeo 14 Antildeo 15 Antildeo 16 Antildeo 17 Antildeo 18 Antildeo 19 Antildeo 20Ingresos Ahorro GLP $98895000 $1018619 $1049177 $1080652 $1113072 $1146464 $1180858 $1216284 $1252772 $1290355 $1329066 $1368938 $1410006 $1452306 $1495876 $1540752 $1586974 $1634584 $1683621 $1734130Excedentes $79040 $81411 $83854 $86369 $88960 $91629 $94378 $97209 $100126 $103129 $106223 $109410 $112692 $116073 $119555 $123142 $126836 $130641 $134560 $138597Beneficios Totales $1067990 $1100030 $1133031 $1167022 $1202032 $1238093 $1275236 $1313493 $1352898 $1393485 $1435289 $1478348 $1522698 $1568379 $1615431 $1663894 $1713810 $1765225 $1818181 $1872727 Costos Costo mantencioacuten -$200000 -$206000 -$212180 -$218545 -$225102 -$231855 -$238810 -$245975 -$253354 -$260955 -$268783 -$276847 -$285152 -$293707 -$302518 -$311593 -$320941 -$330570 -$340487 -$350701Valor residual $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $1500000Inversioacuten inicial -$15000000 Subsidio $5708000 Aporte privado -$9292000 Costos Totales -$200000 -$206000 -$212180 -$218545 -$225102 -$231855 -$238810 -$245975 -$253354 -$260955 -$268783 -$276847 -$285152 -$293707 -$302518 -$311593 -$320941 -$330570 -$340487 $1149299Flujo Neto -$9292000 $867990 $894030 $920851 $948476 $976930 $1006238 $1036425 $1067518 $1099544 $1132530 $1166506 $1201501 $1237546 $1274673 $1312913 $1352300 $1392869 $1434655 $1477695 $3022026Flujo Neto Acumulado $0 $867990 $1762020 $2682870 $3631346 $4608277 $5614515 $6650941 $7718459 $8818003 $9950533 $11117039 $12318540 $13556086 $14830759 $16143671 $17495971 $18888841 $20323496 $21801191 $24823216
Caso 70 Vacas Antildeo 0 Antildeo 1 Antildeo 2 Antildeo 3 Antildeo 4 Antildeo 5 Antildeo 6 Antildeo 7 Antildeo 8 Antildeo 9 Antildeo 10 Antildeo 11 Antildeo 12 Antildeo 13 Antildeo 14 Antildeo 15 Antildeo 16 Antildeo 17 Antildeo 18 Antildeo 19 Antildeo 20Ingresos Ahorro GLP $98895000 $1018619 $1049177 $1080652 $1113072 $1146464 $1180858 $1216284 $1252772 $1290355 $1329066 $1368938 $1410006 $1452306 $1495876 $1540752 $1586974 $1634584 $1683621 $1734130Excedentes $79040 $81411 $83854 $86369 $88960 $91629 $94378 $97209 $100126 $103129 $106223 $109410 $112692 $116073 $119555 $123142 $126836 $130641 $134560 $138597Beneficios Totales $1067990 $1100030 $1133031 $1167022 $1202032 $1238093 $1275236 $1313493 $1352898 $1393485 $1435289 $1478348 $1522698 $1568379 $1615431 $1663894 $1713810 $1765225 $1818181 $1872727 Costos Costo mantencioacuten -$200000 -$206000 -$212180 -$218545 -$225102 -$231855 -$238810 -$245975 -$253354 -$260955 -$268783 -$276847 -$285152 -$293707 -$302518 -$311593 -$320941 -$330570 -$340487 -$350701Valor residual $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $1500000Inversioacuten inicial -$15000000 Subsidio $0 Aporte privado -$15000000 Costos Totales -$200000 -$206000 -$212180 -$218545 -$225102 -$231855 -$238810 -$245975 -$253354 -$260955 -$268783 -$276847 -$285152 -$293707 -$302518 -$311593 -$320941 -$330570 -$340487 $1149299Flujo Neto -$15000000 $867990 $894030 $920851 $948476 $976930 $1006238 $1036425 $1067518 $1099544 $1132530 $1166506 $1201501 $1237546 $1274673 $1312913 $1352300 $1392869 $1434655 $1477695 $3022026Flujo Neto Acumulado $0 $867990 $1762020 $2682870 $3631346 $4608277 $5614515 $6650941 $7718459 $8818003 $9950533 $11117039 $12318540 $13556086 $14830759 $16143671 $17495971 $18888841 $20323496 $21801191 $24823216
94
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bull Eduardo Aldunate 2009 Planificacioacuten estrateacutegica preparacioacuten y evaluacioacuten de proyectos CEPAL Santiago Chilebull Nassir Sapag Chain Reinaldo Sapag 2012 Preparacioacuten y evaluacioacuten de proyectos McGrawhill Santiago Chilebull Ernesto Fontaine 1990 Evaluacioacuten social de proyectos tercera edicioacuten Ediciones Universidad Catoacutelica Santiago Chilebull Enfoques complementarios para la evaluacioacuten social de proyectos Claudio Agostini y Slaven Razmilic CEP 2015 Propuesta
de Poliacutetica Publica Ndeg 12 de 2015
96
97
AGRADECIMIENTOSInstituto de Ingenieriacutea Agraria y Suelos IIAS Facultad de Ciencias Agrarias de
la Universidad Austral de Chile y al profesor Dante Pinochet
Gobernacioacuten Provincial de ValdiviaPatricio Candiacutea y Fabiaacuten Silva INDAP Regioacuten de Los Riacuteos
Claudio Aguirre Ramiacuterez Servicio de Evaluacioacuten Ambiental (SEA) Regioacuten de Los Riacuteos
Karla Mass Centro Transdisciplinario de Estudios Ambientales y Desarrollo Humano Sostenible (CEAM-UACH)
Matiacuteas Erraacutezuriz Genera Austral
Agricultores Regioacuten de Los Lagos y de Los RiacuteosResi Reinecke Purranque
Ricardo Bornscheuer Entre LagosAlejandro Astete Osorno
Elfrida Grothusen PurranqueRicardo Hagedorn PaillacoEdgar Endress Riacuteo BuenoAviacutecola Camilo Henriacutequez
A todos los profesionales teacutecnicos productores y empresarios que colaboraron con informacioacuten para realizar este estudio
Poliacutetica Regional de Desarrollo Silvoagropecuario 2014 - 2018
El presente documento es producto
de un trabajo de investigacioacuten de
caraacutecter exploratorio sobre el potencial
de produccioacuten y utilizacioacuten de biogaacutes
en explotaciones silvoagropecuarias
de la Regioacuten de Los Riacuteos con eacutenfasis en
la pequentildea y mediana agricultura Su
fi nalidad fue reunir antecedentes que
orienten la toma de decisiones puacuteblicas
y privadas incluyendo informacioacuten
teacutecnica y econoacutemica que deacute cuenta
del potencial de implementacioacuten
de proyectos de biogaacutes de origen
agropecuario en la Regioacuten de los Riacuteos
11
INTRODUCCIOacuteN1
12
En la Regioacuten de Los Riacuteos el sector silvoagropecuario representa el 13 del Producto Interno Bruto y genera el 25 del empleo siendo parte importante del motor econoacutemico regional Es por esta razoacuten que la Estrategia Regional de Desarrollo 2009-2019 establecioacute como imperativo disentildear y ejecutar una poliacutetica orientada a su fortalecimiento La implementacioacuten de esta poliacutetica se desarrolla con eacutenfasis en la investigacioacuten e innovacioacuten para hacer del sector silvoagropecuario y alimentario un sector maacutes competitivo y sustentable que potencie su rol de motor econoacutemico de la regioacuten con especial relevancia en los pequentildeos y medianos productores quienes seraacuten los principales beneficiarios de este instrumento
El presente documento es producto de un trabajo de investigacioacuten de caraacutecter exploratorio sobre el potencial de produccioacuten y utilizacioacuten de biogaacutes en explotaciones silvoagropecuarias de la Regioacuten de Los Riacuteos con eacutenfasis en la pequentildea y mediana agricultura Su finalidad fue reunir antecedentes que orienten la toma de decisiones puacuteblicas y privadas incluyendo informacioacuten teacutecnica y econoacutemica que deacute cuenta del potencial de implementacioacuten de proyectos de biogaacutes de origen agropecuario en la Regioacuten de los Riacuteos Para ello se trabajoacute tanto con informacioacuten secundaria (estudios manuales reportes tesis libros publicaciones cientiacuteficas etc) como con informacioacuten primaria proveniente de las experiencias de miembros del equipo de trabajo del estudio asiacute como de entrevistas a actores relevantes de los diversos rubros con potencial de produccioacuten de biogaacutes
El capiacutetulo dos de esta investigacioacuten hace referencia a los principios y conceptos baacutesicos de la produccioacuten de biogaacutes al anaacutelisis de las alternativas tecnoloacutegicas existentes para su produccioacuten asiacute como del estado actual del arte en la produccioacuten y el uso del biogaacutes tanto en el mundo como en el paiacutes y la regioacuten en particular
El capiacutetulo tres presenta una estimacioacuten de las distintas biomasas agropecuarias residuales disponibles en la regioacuten para la generacioacuten de biogaacutes incluyendo biomasas soacutelidas o liacutequidas provenientes de la produccioacuten pecuaria (lecheriacutea porcinos aves ferias ganaderas) asiacute como de la agroindustria (queso cerveza mataderos) Asimismo se calculan los potenciales teoacutericos de biogaacutes y su energiacutea caloacuterica a partir de las distintas biomasas disponibles Para ello se utilizan factores de conversioacuten especiacuteficos para cada biomasa y atendiendo a las caracteriacutesticas de las explotaciones locales
Finalmente se estima la generacioacuten de energiacutea teacutermica y eleacutectrica seguacuten corresponda a partir del biogaacutes potencial de las distintas biomasas disponibles Tambieacuten se incluye un anaacutelisis de autosuficiencia de biogaacutes para la cocina de una familia rural campesina promedio con algunos caacutelculos respecto a las implicancias en eficiencia energeacutetica y economiacutea
La presente publicacioacuten se realiza por encargo del Instituto de Desarrollo Agropecuario (INDAP) en el marco de la Poliacutetica Regional de Desarrollo Silvoagropecuario a traveacutes del Programa de Valorizacioacuten de Residuos de la Actividad Silvoagropecuaria con financiamiento del Gobierno Regional
13
Se analiza en forma exploratoria
el potencial de produccioacuten y
utilizacioacuten de biogaacutes en explotaciones
silvoagropecuarias de la Regioacuten de Los
Riacuteos con eacutenfasis en la pequentildea y
mediana agricultura
El cuarto capiacutetulo aborda una evaluacioacuten econoacutemica de la implementacioacuten de Sistemas Prediales de Biodigestioacuten (SPB) lo que implica produccioacuten y uso de biogaacutes para pequentildeos y medianos productores agroalimentarios Se calculan beneficios costos econoacutemicos y sociales relativos a la implementacioacuten de un SPB mediante un estudio de flujos proyectados ingresos y costos de produccioacuten mantencioacuten y operacioacuten En el aacutembito de la evaluacioacuten mantencioacuten y operacioacuten ademaacutes de un anaacutelisis baacutesico del impacto y de las externalidades positivas que un proyecto de esta naturaleza conlleva
En el capiacutetulo final se analizan las normativas vigentes que regulan tanto los distintos proyectos de generacioacuten de biogaacutes como los procesos productivos asociados y sus eventuales impactos en el medioambiente
14
15
Mario Aacutevila Grothusen
2 DESCRIPCIOacuteN Y ANAacuteLISIS DE ALTERNATIVAS TECNOLOacuteGICAS PARA LA PRODUCCIOacuteN DE BIOGAacuteS
16
21 Aspectos metodoloacutegicos
En el presente capiacutetulo se revisoacute bibliografiacutea se incorporaron experiencias visitadas consultas a encargados de biodigestores y la experiencia del autor que cuenta con una decena de proyectos de Biogaacutes ejecutados y en funcionamiento De esta manera se procedioacute a realizar una siacutentesis del estado del arte del biogaacutes desde lo maacutes general hasta llegar a los casos particulares en la Regioacuten de Los Riacuteos haciendo hincapieacute en detalles teacutecnicos especiacuteficos de diferentes modelos de biodigestores y los diversos materiales que se usan en su construccioacuten
22 Digestioacuten anaeroacutebica historia y actualidadLas primeras menciones sobre biogaacutes se remontan al antildeo 1600 En el siglo XVI el cientiacutefico y naturalista Alessandro Volta realizo los primeros experimentos de combustioacuten de biogaacutes producido en pantanos En el antildeo 1890 se construye el primer biodigestor a escala aplicada en la India y en 1896 en Exeter Inglaterra las laacutemparas de alumbrado puacuteblico eran alimentadas por el gas recolectado de los digestores que fermentaban los lodos cloacales de la ciudad
Tras la primera guerra mundial comienzan a difundirse en Europa las llamadas faacutebricas productoras de biogaacutes cuyo producto se empleaba en tractores y automoacuteviles de la eacutepoca (figura 1) En todo el mundo se difunden los denominados tanques Imhoff para el tratamiento de aguas cloacales colectivas y el biogaacutes producido se utilizoacute para el funcionamiento de las propias plantas en vehiacuteculos municipales y en algunas ciudades se lo llegoacute a inyectar en la red de gas comunal
Durante los antildeos de la Segunda Guerra Mundial comienza la difusioacuten de los biodigestores a nivel rural tanto en Europa como en China e India que se transforman en liacutederes en la materia Esta difusioacuten se ve interrumpida por el faacutecil acceso a los combustibles foacutesiles de las deacutecadas posteriores Recieacuten en 1970 producto de una crisis energeacutetica se reinicia con gran iacutempetu la investigacioacuten y difusioacuten del biogaacutes en todo el mundo incluyendo la gran mayoriacutea de los paiacuteses latinoamericanos [1] [2] [3]
Figura 1 (A - B) Buses funcionando con biogaacutes durante la segunda guerra mundial y posterior a ellasup1
sup1 Fuente httpcommunitybysesigncouk
En 1896 en Exeter Inglaterra
las laacutemparas de alumbrado puacuteblico eran
alimentadas por el gas recolectado de los digestores que fermentaban los
lodos cloacales de la ciudad
A B
17
Figura 2 Esquema de un biodigestor en base a purinesFuente Biotecsur
Las uacuteltimas dos deacutecadas han sido especialmente fructiacuteferas en cuanto a descubrimientos sobre el funcionamiento microbioloacutegico y bioquiacutemico del proceso de produccioacuten de biogaacutes gracias al nuevo material de laboratorio que permitioacute el estudio de los microorganismos que intervienen en eacuteste y que operan en condiciones anaeroacutebicas Estos progresos en la comprensioacuten del proceso han estado acompantildeados por importantes logros tecnoloacutegicos como la incorporacioacuten de sistemas de agitacioacuten control de temperatura y sistemas de premezcla entre otros
Seguacuten Preston [4] los paiacuteses generadores de tecnologiacutea maacutes importantes en la actualidad son China (maacutes de 5 millones de biodigestores) India Alemania (maacutes de 25000 biodigestores) Holanda Francia Gran Bretantildea Suiza Italia EEUU y Filipinas A lo largo de los antildeos la tecnologiacutea de la digestioacuten anaeroacutebica se ha ido especializando abarcando actualmente diferentes campos de aplicacioacuten con objetivos muy diversos Hoy en Chile existen plantas industriales de biodigestioacuten para tratar los desechos de la industria porcina lechera bovina tratamiento de aguas servidas y RILES de la industria laacutectea como se veraacute en el capiacutetulo 28
23 Descripcioacuten de un biodigestor Un biodigestor es un estanque o contenedor cerrado hermeacutetico e impermeable (tambieacuten llamado Reactor) dentro del cual se deposita el sustrato (material orgaacutenico a fermentar como excrementos de humanos y animales purines hojas pasto frutas y desechos vegetales) agregando agua a la mezcla Dentro del biodigestor se produce la descomposicioacuten anaeroacutebica de la cual se obtiene Biogaacutes y Biofertilizante Este sistema tambieacuten puede incluir una caacutemara o estanque de carga una caacutemara o sistema de decantacioacuten antes del reactor un dispositivo para captar y almacenar el biogaacutes sistemas de agitacioacuten y calefaccioacuten dentro del biodigestor y caacutemaras o estanques de acumulacioacuten post tratamiento a la salida del biodigestor En la fi gura 2 se muestra esquemaacuteticamente el ingreso de sustrato al biodigestor la salida de digestato y la salida de biogaacutes desde la parte superior del biodigestor (Gasoacutemetro) hacia un Grupo Electroacutegeno
Esquema funcional de un biodigestor
Purines Biodigestor Biofertilizante Generador de electricidad y calor
18
Figura 4 (A - B) Caldera a biogaacutes y grupo electroacutegeno a biogaacutes
Fuente Biotecsur
24 Biogaacutes El biogaacutes es una mezcla de gases producto de la descomposicioacuten microbioloacutegica que se puede encontrar habitualmente en la superfi cie de pozos o lagunas con deposicioacuten de desechos orgaacutenicos (por ejemplo hojas de aacuterboles plantas o restos de origen animal) durante meses o antildeos Es por esto que se le conoce tambieacuten como el ldquogas de los pantanosrdquo El biogaacutes contiene mayormente metano lo que lo hace interesante como combustible (fi gura 3) la otra gran parte es dioacutexido de carbono que corresponde a un gas incoloro inodoro y no combustible
241 Composicioacuten del biogaacutes
La composicioacuten de biogaacutes depende del tipo de desecho utilizado y las condiciones en que se procesa Generalmente contiene metano CH4 en un rango de 50 a 70 y dioacutexido de carbono CO2 en un rango de 50 a 30 dependiendo especiacutefi camente de los contenidos de carbohidratos proteiacutenas y grasas que contenga el sustrato Ademaacutes el biogaacutes tambieacuten contiene algunas impurezas como aacutecido sulfhiacutedrico H2S agua y algunos compuestos volaacutetiles como hidrocarburos halogenados y siloxanos entre otros [5]
En cuanto a los gases considerados impuros es importante sentildealar al aacutecido sulfhiacutedrico H2S ya que es un compuesto corrosivo y se debe fi ltrar para evitar el deterioro de las caacutemaras de combustioacuten en los motores que se alimentan con biogaacutessup2 En cocinas o calderas se debe considerar salida de gases de combustioacuten a la atmosfera asegurando que no existan escapes que pudieran ser inhalados
242 Caracteriacutesticas y usos del biogaacutes
El biogaacutes por naturaleza es un combustible que en contacto con oxiacutegeno y con una fuente de calor genera fuego Contiene 5600 Kcalmsup3 a presioacuten atmosfeacuterica [6] De forma natural tiene similar olor al gas licuado lo que permite detectarlo al olfato Al ser quemado en una cocina no presenta mal olor Al tener maacutes del 50 de metano es posible utilizarlo de forma similar al gas natural para generar calor en cocinas y calderas o generar energiacutea eleacutectrica con grupos electroacutegenos adaptados para funcionar con biogaacutes (Figura 4)
Figura 3 Caldera a biogaacutesFuente Biotecsur
sup2 Ver NCh 382 antildeo 2004 H2S clasifi ca como Clase 8
A B
19
Figura 5 Calefactor porcino a biogaacutes CET (Centro de Educacioacuten y Trabajo) TalcaFuente Biotecsur
25 Fases de la digestioacuten anaeroacutebica y produccioacuten de biogaacutes
En el proceso de biodigestioacuten anaeroacutebica se distinguen cuatro etapas oacute fases
Hidroacutelisis Acidogeacutenesis Acetogeacutenesis Metanogeacutenesis
En la primera fase llamada hidroacutelisis se descomponen las moleacuteculas maacutes complejas como proteiacutenas hidratos de carbono y liacutepidos que son hidrolizados por enzimas producidas por los microorganismos fermentadores De esta descomposicioacuten se producen compuestos solubles como aminoaacutecidos azuacutecares y aacutecidos grasos de cadena larga que pueden ser descompuestos por bacterias acidogeacutenicas Producto de la accioacuten de las bacterias acidogeacutenicas se generan aacutecidos grasos de cadena corta alcoholes hidroacutegeno y dioacutexido de carbono siendo los aacutecidos grasos de cadena corta transformados por los microorganismos acetogeacutenicos en aacutecido aceacutetico hidroacutegeno y dioacutexido de carbono En la uacuteltima etapa las bacterias metanogeacutenicas producen metano a partir del hidroacutegeno dioacutexido de carbono y aacutecido aceacutetico [5]
Es importante destacar que este proceso solo puede realizarse dentro de un rango de temperatura que va desde 1degC hasta los 60degC como maacuteximo y dentro de este rango de temperaturas existen tres rangos donde intervienen diferentes tipos de bacterias metanogeacutenicas con diferentes velocidades de produccioacuten de biogaacutes Estos rangos podemos clasifi carlos en [7]
1 Rango Psicrofiacutelico (desde 1degC hasta 25degC) con producciones lentas de biogaacutes2 Rango Mesofiacutelico (desde 32degC hasta 42degC) con producciones medias de biogaacutes3 Rango Termofiacutelico (desde 50degC hasta los 60degC) con producciones altas de biogaacutes
En la fi gura 6 se observa que a altas temperaturas hay mayor produccioacuten de biogaacutes y en menor tiempo que a bajas temperaturas Por otro lado a menores temperaturas se pueden lograr producciones similares de biogaacutes aumentando el tiempo de residencia o Tiempo de Retencioacuten Hidraacuteulica (TRH) el cual se defi ne como el valor en diacuteas del cuociente entre el volumen del digestor y el volumen de carga diaria
En teacuterminos generales la produccioacuten de biogaacutes a partir de una biomasa particular es proporcional a paraacutemetros tales como el contenido de materia orgaacutenica (medido como DBO5) soacutelidos volaacutetiles (materia combustible) y contenido energeacutetico Ello puesto que la produccioacuten de biogaacutes seraacute proporcional al contenido de carbono disponible
Figura 6 Graacutefi co temperatura versus produccioacuten de biogaacutes [5]
15000
10000
5000
0
Prod
ucci
oacuten d
e bi
ogaacutes
30ordmC
20ordmC
50ordmC
0 50 100 150
Tiempo de residencia
mll
Diacuteas
Cantidad de gasMetano
Existen ejemplos en Chile de diversas aplicaciones para el biogaacutes como refrigeradores y cocinas domiciliarias calderas industriales laacutemparas para calefaccioacuten en planteles porcinos (Figura 5) motores para generar movimiento mecaacutenico y bombas o alternadores para generar electricidad
20
Figura 7 (A - B) Aplicacioacuten de biofertilizante Fuente Biotecsur
261 Ventajas del uso de biol (fase liacutequida)
Dentro de las ventajas del uso del biol podemos mencionar las siguientes
1 Al igual que otros fertilizantes orgaacutenicos permite un mejor intercambio catioacutenico (capacidad que tiene un suelo para retener y liberar iones positivos) en el suelo ampliando la disponibilidad de nutrientes Igualmente ayuda a mantener la humedad y mantiene un microclima adecuado para los organismos vegetales En el caso de purines la biodigestioacuten de estos aumentariacutea la disponibilidad de nitroacutegeno de la biomasa residual Al respecto en el anexo 71 se adjunta una tabla con los resultados de anaacutelisis comparativo entre purines y biol de la zona de Purranque ademaacutes de resultados de otro ensayo
sup3 Sistema de biodigestioacuten a base de tres o maacutes estanques preparados para digerir desechos orgaacutenicos secos o de fase soacutelida
Al respecto los compuestos ricos en lignina tales como madera (y sus derivados) o paja presentan una baja digestibilidad y por ende menor produccioacuten de biogaacutes asiacute como sustratos con sustancias inhibidoras Por otra parte una relacioacuten equilibrada de nutrientes en el sustrato evita una utilizacioacuten incompleta de sustratos Una relacioacuten oacuteptima carbononitroacutegenofoacutesforo (CNP) es alrededor de 12551
26 Biofertilizante
Se le llama Biofertilizante a la materia orgaacutenica (digestato) proveniente del proceso de biodigestioacuten el cual debe pasar dentro del biodigestor entre 30 y 100 diacuteas de TRH dependiendo del tipo de biodigestor y temperatura de trabajo En este proceso parte de la materia orgaacutenica se mineraliza quedando los nutrientes disponibles para las plantas por lo que es un fertilizante natural de buena calidad que se aplica a praderas y cultivos Este producto se compone de una fase soacutelida llamada ldquobiosolrdquo y una fase liacutequida llamada ldquobiolrdquo aunque comuacutenmente se le llama Biofertilizante a ambas fases
Existen biodigestores que utilizan solo la fase liacutequida (con separacioacuten de soacutelidos antes del biodigestor) por tanto el digestato seraacute liacutequido y es aplicable directamente con sistemas de riego por aspersioacuten o carro purinero Otros biodigestores disentildeados para alimentarse con ambas fases (mezcla de soacutelidos y liacutequidos) producen digestato con una mezcla de biol y biosol Para regar esta mezcla se debe utilizar un carro purinero o separar las fases para poder usar el biol en un sistema de riego por aspersioacuten (para evitar que se tapen las boquillas de los equipos de riego) En los biodigestores analizados en este estudio denominados Sistemas Prediales de Biodigestioacuten (SPB) no se contempla el uso exclusivo de residuos soacutelidos sin dilucioacuten como sustrato ya que esto requiere un sistema de biodigestioacuten tipo Batchsup3
En la figura 7 se aprecian aplicaciones de digestato de purines de vacunos tratados en un biodigestor domiciliario y tambieacuten se aprecia un sistema de riego con un carro adaptado para aplicar biol en praderas
A
B
21
2 Se puede aplicar junto con agua en sistemas de irrigacioacuten
3 En pequentildeas cantidades cuando presenta compuestos orgaacutenicos bioestimuladores del crecimiento es capaz de promover actividades fisioloacutegicas y estimular el desarrollo de las plantas sirviendo para el enraizamiento (aumenta y fortalece la base radicular o las raiacuteces de la planta) mejora el follaje mejora la floracioacuten y activa el vigor y poder germinativo de las semillas traducieacutendose todo esto en un potencial aumento significativo de las cosechas
4 Ensayos realizados con diferentes cultivos en diversas partes del mundo muestran que utilizar solo biol seriacutea suficiente para lograr la misma o mayor productividad que usando fertilizantes quiacutemicos [8] [9] [10] [11] [12]
5 Cabe destacar que los desechos orgaacutenicos sometidos al proceso de biodigestioacuten
eliminan la mayoriacutea de patoacutegenos reduciendo draacutesticamente el riesgo de transmitir enfermedades y dispersar semillas de malezas En un anaacutelisis solicitado por la empresa Biotecsur el antildeo 2012 se sometioacute una muestra de RILES de fosas seacutepticas a biodigestioacuten durante 50 diacuteas y se analizaron las muestras digeridas El resultado demostroacute que se elimina la presencia de coliformes y Salmonella principalmente Detalles del anaacutelisis en el anexo 72
262 Ventajas del uso de biosol (fase soacutelida)
A diferencia del biol el biosol contiene la fraccioacuten soacutelida en donde se encuentra la mayor parte del carbono Dentro de las ventajas del uso del biosol al igual que otros fertilizantes orgaacutenicos que contienen carbono podemos mencionar las siguientes
1 Regula la nutricioacuten de las plantas Los cultivos pueden ser fortalecidos y ocurrir una mejora del rendimiento o en la calidad del suelo
2 Confiere a los suelos arenosos una mayor cohesioacuten mejorando con ello la retencioacuten de los nutrientes en el suelo
3 Mejora la estructura y la capacidad de retencioacuten de la humedad favoreciendo la actividad bioloacutegica del suelo y la porosidad del mismo
4 Al combinarlo con materia orgaacutenica acelera el proceso de compostaje
5 Reduce la aplicacioacuten de abono al haberse digerido buena parte de la materia orgaacutenica durante el proceso de biodigestioacuten Esto es e specialmente relevante en relacioacuten al puriacuten fresco
6 Inhibe el crecimiento de hongos y bacterias que afectan a los organismos vegetales
7 Al fortalecer la biologiacutea y fertilidad del suelo reduce los factores de erosioacuten
8 Mejora la disponibilidad de algunos nutrientes en comparacioacuten con el puriacuten tal como se mencionoacute para el biol
22
Material Aplicacioacuten Ventaja DesventajaDomo de Acero Para desechos Presioacuten constante de Mayor difi cultado Fibra de vidrio animales salida del biogaacutes y costos de instalacioacutenestructura de ladrillo aguas negras acepta alimentacioacuten y mano de obra engreda semiconstante relacioacuten a un sistema de estructura fl exible
Figura 8 Biodigestor de domo fl otante tipo Hinduacute [13]
Tabla 1 Biodigestor de Domo Flotante tipo Hinduacute
1 Caacutemara de llenado2 Tubo de entrada sustrato3 Caacutemara de biodigestioacuten4 Domo o cupula gasoacutemetro5 Salida de biogaacutes6 Tuberiacutea de salida digestado
27 Materiales tipos y aplicaciones de biodigestoresEn Latinoameacuterica se han desarrollado biodigestores del tipo estructura fl exible buscando bajar los costos mantener la efi ciencia y aumentar la rapidez en su instalacioacuten con la construccioacuten de biodigestores enterrados (tipo laguna) usando la tierra como estructura soportante Esta alternativa combinada con materiales de alta resistencia como geomembranas elaacutesticas y materiales resistentes al biogaacutes permiten una larga vida uacutetil incluso con exposicioacuten solar En las siguientes tablas y fi guras se describen las distintas tecnologiacuteas y materiales para biodigestores maacutes conocidos
Figura 9 Biodigestor de domo fi jo (tipo chino) Sector ColtaucoFuente Biotecsur
Figura 10 Biodigestor de domo fl otante tipo HinduacuteFuente Biotecsur
Figura 11 Biodigestor de estructura fl exible Fuente Biotecsur
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Tabla 2 Biodigestor de Domo Fijo tipo Chino
Material Aplicacioacuten Ventaja DesventajaLadrillo mortero Desechos de animales Larga vida uacutetil (20 antildeos Altos costos de instalacioacutencemento greda aguas negras aproximadamente) alta en relacioacuten a sistema deFibra de Vidrio Metal desechos vegetales presioacuten del biogaacutes 1 a 15m estructura flexible columna de agua se requiere estructura Acepta alimentacioacuten resistente para altas semiconstante presiones del biogaacutes
Figura 12 Biodigestor de domo fijo tipo Chino [13]
1 Caacutemara de llenado2 Tubo de entrada sustrato3 Caacutemara de biodigestioacuten4 Domo fijo gasoacutemetro5 Salida de biogaacutes6 Tuberiacutea de salida digestado7 Caacutemara de acopio digestado
Tabla 3 Biodigestor de Estructura Flexible
Material Aplicacioacuten Ventaja DesventajaPVC Polietileno Todo tipo de desechos Seguacuten material mediana y Requiere mayor proteccioacuten (mangas de 01mm) orgaacutenicos larga vida uacutetil Bajos costos para evitar roturasHDPE EPDM de instalacioacuten en relacioacuten a(geomembranas) sistemas de estructura riacutegida 100 hermeacutetico Acepta alimentacioacuten semiconstante
Figura 13 Biodigestor de Estructura Flexible
1 Caacutemara de llenado2 Tubo de entrada sustrato3 Caacutemara de biodigestioacuten4 Domo o gasoacutemetro flexible5 Salida de biogaacutes6 Tuberiacutea de salida digestado7 Caacutemara de acopio digestado
24
Tabla 4 Biodigestor de Estructura Riacutegida y Gasoacutemetro Externo
Material Aplicacioacuten Ventaja DesventajaEstructura de Fibra de Desechos orgaacutenicos Rapidez en la instalacioacuten cuando Difi cultad para realizarvidrio Metal Hormigoacuten liacutequidos y soacutelidos aguas son estanques prefabricados limpieza por las puertas negras (WC) bajos costos de instalacioacuten o tapas de entrada con materiales plaacutesticos Tamantildeos limitados Acepta alimentacioacuten semiconstante
Figura 14 Biodigestor de estructura riacutegida y gasoacutemetro externo
Figura 15 (A-B) Biodigestor de estructura riacutegida y gasoacutemetro externo Fuente Valentina Torres
1 Caacutemara de llenado2 Tubo de entrada sustrato3 Estanque de biodigestioacuten4 Gasoacutemetro externo5 Salida de biogaacutes6 Tuberiacutea de salida digestado7 Caacutemara de acopio digestado8 Estanque con agua
A B
25
Material Aplicacioacuten Ventaja Desventaja
Tabla 5 Biodigestor de Flujo Inducido Estructura Riacutegida y Gasoacutemetro Flexible
Figura 16 Biodigestor de Flujo Inducido Estructura Riacutegida y Gasoacutemetro Flexible
Figura 16 (A - B) Biodigestor sistema estructura hormigoacuten domo fl exible agitacioacuten constante y calefaccioacuten Fuente Biotecsur
1 Estanque de recepcioacuten2 Tubo de entrada sustrato3 Estanque de biodigestioacuten4 Gasoacutemetro fl exible5 Salida de biogaacutes6 Tuberiacutea de salida de digestado7 Estanque de acopio digestado8 Agitador9 Calefaccioacuten
Estructura de Hormigoacuten o Acero impermeabilizado Cubierta fl exible de Geomembranas EPDM PVC HDPE
Alta efi ciencia en relacioacuten a sistemas sin calefaccioacuten y sin agitacioacuten como los anteriores citados Vida uacutetil 20 antildeos (aproximadamente) Recomendado para procesos industriales
Altos costos de inversioacuten en relacioacuten a los sistemas anteriormente citados alta tecnologiacutea instalada (agitacioacuten calefaccioacuten)
Todo tipo de desechos orgaacutenicos
A B
26
28 Experiencias de biodigestioacuten en el paiacutesEn Chile existen actualmente 74 biodigestores instalados de los cuales 18 unidades han sido instaladas para el sector lechero el resto para el tratamiento de aguas servidas y RILES industriales⁴ Ademaacutes en distintas partes del paiacutes se encuentran experiencias de biodigestores aplicados al sector domiciliario para tratar los desechos orgaacutenicos de animales domeacutesticos (cerdos perros aves de corral y ganado)
El tratamiento con biodigestores es una alternativa efi ciente para bajar la Demanda Bioloacutegica de Oxigeno (DBO5) de los residuos orgaacutenicos en otras palabras para reducir su contenido de materia orgaacutenica Es por esta razoacuten que se han instalado biodigestores en grandes plantas de tratamiento como La Farfana en Santiago y Essal Osorno En la planta depuradora La Farfana las empresas Metrogas y Aguas Andina en Santiago producen biogaacutes gracias al proceso de tratamiento de las aguas En esta planta se producen cerca de 24 millones de msup3 anuales de biogaacutes que permite sustituir al gas natural como materia prima en la produccioacuten de gas de ciudad benefi ciando a 100000 usuarios este combustible en la Regioacuten Metropolitana [14] Otras plantas importantes han sido instaladas en planteles de produccioacuten animal en confi namiento (cerdos o aves) de empresas como Agrosuper para el tratamiento de los purines de sus planteles
Los biodigestores de mayor tamantildeo instalados en Chile son de estructura riacutegida y cuacutepula fl exible o con gasoacutemetro externo integran agitacioacuten y calefaccioacuten permanente los cuales se instalan para brindar energiacutea eleacutectrica y solucionar graves problemas de contaminacioacuten Este tipo de biodigestores tienen un mayor costo inicial y poseen sistemas que hacen maacutes complejo y costoso su operacioacuten y mantenimiento Por lo cual solo se han instalado principalmente en grandes lecheriacuteas sobre 1000 vacas estabuladas en criaderos de maacutes de 20000 cerdos y plantas de tratamiento de aguas servidas de gran tamantildeo En la zona central la empresa Genera Austral ha instalado ya dos plantas para tratar los desechos de la produccioacuten porcina a gran escala ldquoSanta Irenerdquo y ldquoLas Pampasrdquo estas plantas se instalaron en la Empresa Max Agro ubicadas en las comunas de Las Palmas y Pichidegua Las plantas tienen una potencia instalada de 800 KW y generan energiacutea eleacutectrica para aproximadamente 2500 familias de la zona circundante [15]
Figura 17 Planta biogaacutes en la Regioacuten de OacuteHiggins para purines de cerdosFuente Genera Austral
⁴ Schwager Energy 2016
27
Estos reactores anaeroacutebicos trabajan a temperaturas de 32 a 42 degC (mesoacutefila) o 52 a 60degC (termoacutefilas) poseen sofisticados sistemas de control y estaacuten generalmente conectados a equipos de co-generacioacuten (electricidad y calor figura 18)
En teacuterminos generales la mayor parte de esta tecnologiacutea se ha incorporado de las experiencias extranjeras pero tambieacuten se estaacute desarrollando y aplicando tecnologiacutea propia para el tratamiento de purines en lecheriacuteas y suero en queseras Este es el caso de dos sistemas instalados por la empresa Schwager Energy (proyecto LampE Laacutecteos y Energiacutea) en la Regioacuten de los Lagos funcionando para digerir desechos de la produccioacuten quesera tales como suero lactosa y aguas de lavado La primera planta instalada en la ciudad de Purranque produce energiacutea eleacutectrica con una potencia instalada de 400 KW para venta al SIC (Sistema Interconectado Central) La segunda planta de este tipo en funcionamiento se encuentra en la ciudad de Osorno (Figura 19) y produce biogaacutes para reemplazo de gas licuado (GLP) en los procesos de produccioacuten de queso [16]
En el sector lechero se han implementado maacutes de una decena de biodigestores desde 20 a 300 vacas en ordentildea durante la uacuteltima deacutecada desarrollaacutendose en la Regioacuten de los Lagos modelos especiacuteficos de biodigestores para el tratamiento de desechos orgaacutenicos en lecheriacuteas En su mayoriacutea corresponden a sistemas de laguna con estructuras superiores flexibles de geomembrana (Figura 20) o reactores de hormigoacuten con gasoacutemetro flexible Estos sistemas producen biogaacutes para generar electricidad y energiacutea teacutermica El biol obtenido se aplica en las praderas como fertilizante natural
Uno de estos ejemplos es la planta de biogaacutes instalada en el Fundo ldquoEl Animardquo sector Purranque Regioacuten de los Lagos (Figura 21) este sistema aprovecha los purines generados en los patios de espera de la sala de ordentildea por una masa de 200 vacas promedio produciendo biogaacutes para calentar el agua requerida en los procesos de limpieza de equipos mejorando el proceso de canalizacioacuten de los purines y obteniendo digestato (residuo estabilizado de la biodigestion) cuya fase liacutequida (biol) se aplica en praderas mediante un sistema de riego Cabe destacar que en este proyecto las aguas servidas del bantildeo de los operarios son ingresadas a los biodigestores En el anexo 71 se presenta el resultado de un anaacutelisis de nutrientes de puriacuten crudo versus digestado para efectos comparativos
A escala domiciliaria se han instalado biodigestores de estructura riacutegida con buenos resultados donde se han hecho funcionar refrigeradores con biogaacutes Una de estas experiencias se realizoacute el antildeo 2008 en la comuna de Empedrado Regioacuten del Maule y otra el antildeo 2010 en Coltauco (Figura 10) En este tipo de biodigestor se incorporan excretas de gallinas cerdos y caballos Asiacute mismo en la Regioacuten de Los Riacuteos se han desarrollado iniciativas descritas en el punto 29
Finalmente si bien los rellenos sanitarios no son biodigestores propiamente tales una importante produccioacuten de biogaacutes en Chile se obtiene de la captacioacuten de eacuteste desde rellenos sanitarios como el caso del relleno Lomas Los Colorados de la empresa KDM en la Regioacuten Metropolitana (Figura 22)
En el Km 35 al sur de Puerto Montt la empresa REXIN utiliza el biogaacutes de su relleno sanitario para calentar los liacutequidos percolados y evaporarlos en una torre eliminando
Figura 18 Co-generacioacuten con grupo electroacutegeno de 200 KW a biogaacutes en planta de Genera Austral Fuente Biotecsur
Figura 19 (A - B) Planta de biogaacutes para residuos laacutecteos de Schwager Energy en Osorno 2016Fuente Biotecsur
Figura 20 Biodigestores de material flexible tipo laguna en la Regioacuten de los Lagos 2010Fuente Biotecsur
A
B
28
Figura 21 Biodigestores en fundo ldquoEl Animardquo sector Purranque 2014Fuente Biotecsur
Figura 22 Esquema de sistema de captacioacuten y transformacioacuten del biogaacutes en energiacutea eleacutectrica en el relleno sanitario Loma Los Colorados [17]Fuente elaboracioacuten propia
Figura 23 Sistema de Biodigestioacuten Predial para 40 vacas Chiscaihue 2015Fuente Biotecsur
Figura 24 Biodigestor estructura flexible tipo laguna Reumen 2015Fuente Biotecsur
asiacute riesgos de contaminacioacuten⁵ Es importante mencionar que los rellenos sanitarios no pueden considerarse tecnologiacuteas alternativas a los biodigestores puesto que la eficiencia de captacioacuten del biogaacutes generado en eacutestos dado que se trata de contenedores abiertos a la recepcioacuten de basura (no hermeacuteticos) fluctuacutea entre un 25 y 75 [18] Ello implica un desaprovechamiento de energiacutea e importantes emisiones de metano (un potente gas con efecto invernadero) a la atmoacutesfera Asimismo por el hecho que los nutrientes se mezclan con diversas sustancias toacutexicas del resto de basura en el caso de rellenos sanitarios no se produce biofertilizante aprovechable
29 Estado actual produccioacuten y uso de biogaacutes en la Regioacuten de Los Riacuteos
En la actualidad en la regioacuten se puede dar cuenta de tres experiencias piloto de produccioacuten de biogaacutes que permitiraacute generar energiacutea teacutermica para calentar agua y utilizarla en los diferentes procesos de produccioacuten o su uso en el hogar El primer piloto es un biodigestor para una lecheriacutea 40 vacas el segundo para una lecheriacutea de 70 vacas y tres pilotos domiciliarios
Caso 1En la localidad de Chiscaihue comuna de Riacuteo Bueno en noviembre de 2015 se instaloacute un SPB para 40 vacas utilizando un pozo como estructura soportante para el biodigestor y una cuacutepula flexible con geomembrana desmontable (Figura 23) El sistema cumple con tratar los purines de forma segura y limpia y generaraacute biogaacutes para calentar 80 litros de agua a 80degC y realizar el lavado de los equipos de la sala de ordentildea
Caso 2En la comuna de Paillaco sector Reumen en noviembre de 2015 se instaloacute un SPB para 70 vacas tambieacuten con sistema de cuacutepula flexible e impermeabilizacioacuten con geomembrana inferior lo que permite trabajar grandes voluacutemenes utilizando un pozo como estructura soportante del volumen interior (Figura 24) El sistema cumple con las normativas vigentes (DS 40 y DS 90) para el tratamiento de los purines de forma segura y limpia generando biogaacutes para calentar 150 litros de agua a 80degC y realizar el lavado de los equipos de la sala de ordentildea
⁵ Fuente wwwrexincl
Relleno sanitarioCampo de pozos
Estacioacuten de succioacuten y quema
Moacutedulos generadores
Transmisioacuten
Transformadores
29
Caso 3El antildeo 2015 la Gobernacioacuten Provincial de Valdivia desarrolloacute un estudio en el marco del proceso de modernizacioacuten y mitigacioacuten de riesgos del Ministerio del Interior sobre el autoabastecimiento hiacutedrico y energeacutetico a partir de la cosecha de aguas lluvias y la produccioacuten de biogaacutes a traveacutes del tratamiento de residuos orgaacutenicos que se llevoacute a cabo en zonas rurales de las comunas de Mariquina (sector costero) Maacutefil y Los Lagos (sector cordillerano) de la provincia de Valdivia proyecto en el cual se habilitaron tres pilotos con biodigestores de proceso continuo para uso domiciliario en la Provincia de Valdivia Los biodigestores operan con estieacutercol de bovino u ovino seguacuten sea la disponibilidad de recursos en cada sector Estos pilotos pretenden estimar la viabilidad del uso de energiacuteas proveniente de la generacioacuten de biogaacutes en sectores apartados de la provincia de Valdivia revalorizando los desechos animales disponibles disminuyendo la emisioacuten de metano y contribuyendo a suplir parte de la demanda energeacutetica necesaria en los hogares de familias rurales que trabajan economiacuteas de subsistencia o con micro emprendimientos cuyos procesos necesiten de energiacutea (ejemplo Artesaniacutea en lana especiacuteficamente el tentildeido de la misma) Estos pilotos estaacuten operando desde agosto de 2015 (figura 25)
210 Experiencias tecnoloacutegicas pertinentes a produccioacuten laacutectea ganadera
En la Regioacuten de Los Lagos existe la mayor cantidad de biodigestores del paiacutes relacionados con produccioacuten laacutectea ganadera existindo 3 tipos de instalaciones
Biodigestores de estructura riacutegida con gasoacutemetro externo de capacidad industrial Este tipo de plantas estaacuten instaladas en Purranque Osorno y Puerto Octay para tratar suero de leche en la produccioacuten quesera
Biodigestores de tipo laguna con estructura superior flexible (gasoacutemetro integrado) para lecheriacuteas principalmente para lecheriacuteas pequentildeas a medianas Este tipo de biodigestores estaacuten instalados en predios lecheros para tratar los purines generados en los patios de espera utilizando el biogaacutes para generar electricidad y calor
Biodigestores de tipo estructura riacutegida y gasoacutemetro flotante principalmente para instalaciones domiciliarias y sistemas de produccioacuten a pequentildea escala Como se mencionoacute anteriormente estos modelos de biodigestores se han instalado tambieacuten en la Regioacuten de los Riacuteos para tratar los desechos de los bantildeos y excrementos de animales
En los biodigestores domiciliarios las bostas recogidas se licuan con agua para ingresarlas al biodigestor (Figura 26) Junto con el puriacuten de animales se puede ingresar las aguas negras y agregar otros desechos orgaacutenicos disponibles como ldquobagazordquo de la produccioacuten de chicha excremento de perros excremento de aves gallinas etc
Figura 25 (A - B - C) Biodigestores de estructura rigida y domo flotante en la Regioacuten de Los Riacuteos 2015Fuente Valentina Torres (A) Patricio Castro (B y C)
A
B
C
30
Figura 26 (A-B) Recoleccioacuten mezcla y llenado biodigestor domiciliario 2008Fuente Biotecsur
Figura 28 Biodigestor estructura flexible para 80 vacas Puyehue 2013Fuente Biotecsur
Es importante destacar que los biodigestores de geomembrana flexible en su mayoriacutea son bolsas con una entrada y una salida por lo que no permiten una limpieza adecuada Esto provoca que se colmate o se sature de solidos (fibra) despueacutes de 2 a 3 antildeos aproximadamente en los casos en que el sustrato que ingresa contiene mucha fibra y poca agua obligando a reemplazar la bolsa completa Es por esta razoacuten que se recomienda instalar biodigestores con cuacutepula desmontable ya sea flexible o riacutegida con gasoacutemetro (Figura 27) que permita realizar limpieza y ademaacutes instalar un buen sistema de rejilla o separacioacuten de soacutelidos antes de ingresar al biodigestor
Ambas tecnologiacuteas Estructura Riacutegida (fibra de vidrio plaacutestico) y Estructura Flexible (figura 28) estaacuten disponibles en el sur de Chile Para predios con maacutes de 11 vacas y que producen en promedio maacutes de 100 litros de purines por diacutea es conveniente considerar biodigestores de estructura flexible ya que los voluacutemenes son maacutes grandes lo que dificulta trabajar con estructuras riacutegidas por los costos de transporte y montaje
Figura 27 Biodigestor domiciliario de estructura riacutegida y cuacutepula flexible para 20 cerdos biogaacutes para cocinar 2008Fuente Biotecsur
A B
31
32
33
Alfredo Erlwein y Eliana Sotomayor
3 ESTIMACIOacuteN DE LA PRODUCCIOacuteN DE BIOMASA GENERACIOacuteN DE BIOGAacuteS Y SU POTENCIAL ENERGEacuteTICO
34
31 Estimacioacuten de las distintas biomasas residuales agropecuarias disponibles para la generacioacuten de biogaacutes en la Regioacuten de Los Riacuteos
La biomasa es toda materia orgaacutenica⁶ en su estado inicial o aquella procedente de la transformacioacuten natural o artificial de la misma La bioenergiacutea o energiacutea de la biomasa corresponde a toda la energiacutea proveniente de la quema directa de materia orgaacutenica o a traveacutes de los combustible derivados de eacutesta (ya sea en estado gaseoso como el biogaacutes o en forma liacutequida como los biodiesel) [19] El hecho de que se trate de una transformacioacuten reciente excluye de este grupo a los combustibles foacutesiles como el carboacuten el petroacuteleo o el gas natural [19] [20] Seguacuten su origen la biomasa puede clasificarse en
Natural Corresponde a toda la materia orgaacutenica que se encuentra en la naturaleza sin ninguacuten tipo de intervencioacuten humana como por ejemplo el material orgaacutenico muerto en un bosque
Residual Proveniente de procesos orgaacutenicos (como los agropecuarios) o artificializados (como los agroindustriales) Algunas veces esta biomasa puede tener alguacuten valor y es posible su recoleccioacuten pasando de ser un residuo a un insumo productivo
Agriacutecola Corresponde a la biomasa de cultivos agriacutecolas
Es importante destacar que si bien la bioenergiacutea proveniente de biomasa agriacutecola (cultivos) es teacutecnicamente posible ha sido realizada en diversos paiacuteses y presenta un dilema eacutetico en relacioacuten a la seguridad alimentaria cuando superficies de aptitud agriacutecola son utilizadas para la generacioacuten de energiacutea y no para el suministro de alimentos Adicionalmente teniendo en cuenta las proyecciones mundiales del crecimiento demograacutefico y el aumento de la degradacioacuten de tierras producto del manejo inadecuado la erosioacuten el cambio climaacutetico y la viabilidad de la bioenergiacutea a traveacutes de cultivos agriacutecolas no resulta una alternativa sostenible y justa a los combustibles foacutesiles En contraposicioacuten la bioenergiacutea y en particular el biogaacutes proveniente de residuos agriacutecolas se visualiza como una tecnologiacutea clave en la transicioacuten hacia una era de energiacuteas renovables pues no solo utiliza como insumo desechos de un proceso anterior sino que permite generar energiacutea con bajo impacto ambiental y social En consideracioacuten con lo anterior el potencial de biogaacutes soacutelo se calculoacute en base a la existencia de residuos dejaacutendose fuera los cultivos agriacutecolas en este estudio
No obstante es relevante notar que en determinadas situaciones el uso de cantidades limitadas de cultivos agriacutecolas para la produccioacuten de biogaacutes podriacutea generar beneficios y externalidades positivas en la disminucioacuten de la presioacuten sobre el bosque en el caso de comunidades rurales que dependen de lentildea para la generacioacuten de calor y cocina (ver ejemplo en capiacutetulo 334)
⁶ Compuesto proveniente de restos de organismos vivos o muertos La parte viva son las raiacuteces de las plantas bacterias lombriacuteces algas hongos etc La parte muerta son los restos muertos o en descomposicioacuten hojarascas madera y estieacutercol wwwfaoorgdocrep009ah645sAH645S05htm
La bioenergiacutea y en particular el
biogaacutes provenientes de
residuos agriacutecolas se visualizan como
una tecnologiacutea clave
en la transicioacuten hacia una era de energiacuteas renovables
35
311 Aspectos metodoloacutegicos
Para efectos de caacutelculo se consideraron diversas fuentes bibliograacuteficas disponibles en algunos casos el estudio se enfocoacute en anaacutelisis de casos detallaacutendose todos estos a lo largo del capiacutetulo Asimismo una importante base metodoloacutegica la constituyen tesis de pre y postgrado especiacuteficas en relacioacuten a estimacioacuten de potenciales de biogaacutes en la Regioacuten de Los Riacuteos [19] [20] [21] dirigidas por el primer autor de este capiacutetulo en donde se plantean estructuras y meacutetodos de investigacioacuten al tiempo que se generan bases de datos e informacioacuten relacionada Toda esta informacioacuten es actualizada en el presente estudio y ampliada a otros recursos no estudiados previamente Soacutelo se incluyeron recursos del sector agropecuario no consideraacutendose otras materias primas con potencial de produccioacuten de biogaacutes tales como los lodos de plantas de tratamiento de aguas o de salmonicultura Tampoco fueron considerados los cultivos agriacutecolas para bioenergiacutea puesto que tal como se analiza en el texto eacutestos son cuestionados ambiental y eacuteticamente a excepcioacuten de casos justificados de pequentildea escala
Dentro de los supuestos asumidos en este capiacutetulo se encuentran
Lecheriacuteas
Energiacutea biogaacutes=6 Kwhmsup3 (se asume 60 de metano) Dilucioacuten de purines constante y equivalente a 50 Periacuteodo produccioacuten lechevaca= 6 mesesantildeo⁷ Condiciones y superficie de corralanimal constante⁸ Produccioacuten de fecasanimal constante 10 del peso vivo⁹ Diferencia de pesoanimal seguacuten segmento productivo
Ferias Ganaderas
Funcionamiento 52 semanas antildeo 1 diacutea semana Permanencia de animales 15 diacuteas semana Rendimiento de estieacutercol liacutequido 40 msup3 de biogaacutes estieacutercol liacutequido
Productores de cerdos
Recoleccioacuten de estieacutercol 40 de estimacioacuten en base a diversas situaciones animales en pastoreo pastoreo con encierro nocturno y estabulacioacuten permanente
Rendimiento de estieacutercol liacutequido 60 msup3 estieacutercol liacutequido
Aves
70 msup3 biogaacutes msup3 estieacutercol
⁷ Se asume que en la AFC y pequentildea agricultura los partos y produccioacuten lechera se concentran en el periacuteodo primaveral tendiendo a la estacionalidad maacutes que al funcionamiento continuo Asimismo se asume que en este segmento productivo los periacuteodos de lactancia son menores que en los planteles altamente tecnificados o de gran escala
⁸ La cantidad de purines de un plantel estaacute determinada por la capacidad de recoleccioacuten de estieacutercol (principalmente en los patios de espera) y el grado de dilucioacuten (determinado fuertemente por la separacioacuten de aguas lluvias a traveacutes de techumbre y canaletas) La extensioacuten de los patios y techumbres variacutea sustantivamente entre planteles variabilidad que se obviacutea para efectos de caacutelculo
⁹ Como se aprecia posteriormente se establecen pesos por animal diferentes para cada tamantildeo de plantel bajo la premisa que planteles maacutes grandes y tecnificados presentaraacuten animales maacutes grandes (vacas de alta produccioacuten) que planteles menores
36
Cerveceriacuteas
El porcentaje de metano de este tipo de biogaacutes es de 70 (alto) entonces la cogeneracioacuten tiene mayor eficiencia que generacioacuten de purines en AFC logrando 3Kwh teacutermico y 25Kwh eleacutectricomsup3 de biogaacutes
En este estudio se analizoacute la biomasa residual agroalimentaria disponible en la Regioacuten de Los Riacuteos con potencial para generacioacuten de biogaacutes clasificaacutendola como biomasa residual huacutemeda y biomasa residual soacutelida (Figura 29)
Figura 29 Clasificacioacuten de biomasas agropecuarias residuales analizadas en este estudio (adaptado de CNE-GTZ [22])
BIOMASA
Biomasa soacutelida
Biomasa liacutequida
Estieacutercol aviacutecola
Industria cervecera
Estieacutercol vacuno
Estieacutercol porcino
Ferias ganaderas
Industria quesera
Residuos de matadero
Dado que las diferentes biomasas variacutean en formato (liacutequido o soacutelido) el contenido de humedad y potencial de generacioacuten de biogaacutes no son presentadas comparativamente en este capiacutetulo sino en el proacuteximo en teacuterminos de produccioacuten de biogaacutes potencial
312 Biomasa residual liacutequida
Se considera biomasa residual liacutequida a aquellos residuos que contienen menos del 10 de materia seca Entre ellos es posible destacar a los residuos provenientes del tratamiento de aguas residuales domiciliarias la agroindustria y los procesos agropecuarios (purines de porcino y vacuno) [20]
3121 Puriacuten de vacuno de lecheriacutea
El puriacuten de vacuno corresponde a la mezcla producida por las excretas y orina de las vacas el agua utilizada para el lavado de las instalaciones del plantel y las aguas lluvias captadas en los corrales de espera En el caso de las lecheriacuteas de la zona sur de Chile debido a la caracteriacutestica climaacutetica de alta pluviosidad las aguas lluvia y las aguas de lavado (de equipos e infraestructura) representan casi la mitad de los purines generados en las lecheriacuteas [20]
37
En la regiones de Los Riacuteos y Los Lagos una vaca en ordentildea produce en promedio 105 litros puriacutendiacuteasup1ordm En general la generacioacuten de purines estaacute determinada por el manejo a nivel predial el sistema de produccioacuten ya sea estabulado (con recoleccioacuten de excretas) o en base a pastoreo (excretas en potrero no son utilizables) [21] y las dimensiones del patios de espera que determinan en gran medida la cantidad del agua lluvia colectada En la Regioacuten de Los Riacuteos los animales estabulados no alcanzan el 5 por lo cual la gran mayoriacutea del estieacutercol generado de caracteriacutesticas soacutelidas no es recolectado quedando como abono en los potreros pastoreados [22]
De acuerdo a la literatura y entrevistas realizadas a productores de la regioacuten de Los Riacuteos se determinoacute que un animal produce en excretas el equivalente al 10 de su peso vivo al diacutea y la dilucioacuten de las excretas es de aproximadamente un 50 [20] lo que resulta en una produccioacuten de puriacuten equivalente al 20 del peso vivo por vaca al diacutea Es importante considerar que lo anterior estima solo el periodo colectable el que corresponde entre a 3 a 4 horas diarias por 6 meses al antildeo por vaca en el caso de las explotaciones pequentildeas y medianas
Conjuntamente se determinoacute el peso promedio de la vaca en ordentildea de acuerdo a la clasificacioacuten de estratos seguacuten tamantildeo predial Los estratos se determinaron de acuerdo a la tenencia de vacas promedio en ordentildea por productor siendo mayor el peso en los planteles de mayor tamantildeo Esta segmentacioacuten se realizoacute en base a la clasificacioacuten realizada por el Instituto Nacional de Estadiacutesticas (INE) [23] el cual define como pequentildeos productores lecheros a aquellos que poseen un rebantildeo ganado de entre 10 a 49 cabezas De la misma manera el Instituto de Desarrollo Agropecuario (INDAP) se refiere a este segmento como Agricultura Familiar Campesina (AFC)rdquo sup1sup1 Para el segmento superior a 50 vacas promedio en ordentildea se realizoacute el anaacutelisis tambieacuten en base a la informacioacuten entregada por la Encuesta de Ganado Bovino [23] Los resultados se presentan en la tabla 6 Detalles de caacutelculo y coeficientes en anexo 731
sup1sup1 Los estratos definidos para el segmento de AFC se estructuraron en base a la informacioacuten entregada por los programas de fomento SAT PAP PDTI y PRODESAL de INDAP
sup1ordm Variacutea entre 34 a 260 lt puriacuten vaca diacutea
Tabla 6 Detalle de nuacutemero de animales y produccioacuten de purines por tamantildeo de explotacioacuten
Vacas en Vacas en Pesovaca Establo Purines ordentildea ordentildea (kg)sup1sup2 (hrdiacutea) (msup3antildeo)
0 a 9 1625 450 3 3336 10 a 24 4288 450 3 8804 25 a 49 3453 500 4 10503 50 a 99 8751 500 4 26618 100 a 299 17967 550 4 60115 300 y mas 81153 600 4 296208 Total 115148 405584
Fuente elaboracioacuten propia en base a INE 2011 [23]
Un animal produce en excretas el
equivalente al 10 de su peso vivo al diacutea y la dilucioacuten de las excretas es de
aproximadamente un 50
38
De acuerdo a la tabla 6 se puede determinar que la Regioacuten de Los Riacuteos genera anualmente 405 mil msup3 de purines provenientes de la lecheriacutea de los cuales el 56 corresponde a explotaciones de pequentildeos productores
3122 Estieacutercol de porcino
El sector porcino no presenta cifras significativas en la Regioacuten de Los Riacuteos [24] A pesar de la existencia de empresas que elaboran productos en base a carne de cerdo en la regioacuten la mayoriacutea obtiene la materia prima desde criaderos ubicados en otras regiones como La Araucaniacutea y Biacuteo Biacuteo incluso a traveacutes de importaciones desde Canadaacute y Estados Unidos [25] No obstante la crianza de cerdos constituye una actividad que genera aportes a la economiacutea local especialmente en zonas rurales y sub-urbanas
Para propoacutesitos del estudio se estimoacute la disponibilidad de biomasa residual huacutemeda proveniente de la crianza de cerdo a partir de tres tamantildeos de explotacioacuten Ademaacutes se asumioacute una produccioacuten de 0003 msup3 de estieacutercoldiacutea [26] y una eficiencia de recoleccioacuten de un 40 En la tabla 7 se determina el total de cabezas de cerdo por estrato y la disponibilidad de produccioacuten anual de biomasa para este rubro en Los Riacuteos Detalles de caacutelculo y coeficientes en anexo 731
sup1sup2 Datos de peso de animales fueron obtenidos de entrevistas a productores de la Regioacuten
Tabla 7 Detalle de nuacutemero de cabezas de cerdo y produccioacuten de purines por tamantildeo de explotacioacuten en la Regioacuten de Los Riacuteos
Rango Cabezas de cerdos Estieacutercol (msup3antildeo)Menos de 50 cabezas 31924 13983Maacutes de 50 y menos de 500 1594 698Maacutes de 500 700 307Total 34218 14988
Fuente Elaboracioacuten propia en base al Censo Silvoagropecuario 2007 [24]
De acuerdo a la tabla anterior la disponibilidad de materia orgaacutenica generada por la produccioacuten de porcinos en la Regioacuten de los Riacuteos es de 15 mil msup3antildeo El segmento que corresponde a la agricultura familiar campesina (menos de 50 cabezas de porcino) genera un 93 de la biomasa total de excretas de porcinos producida en la regioacuten
3123 Ferias ganaderas
En la Regioacuten de Los Riacuteos existen dos ferias de remate FEGOSA ubicada en la comuna de Paillaco y Tattersall ubicada en la comuna de Riacuteo Bueno Para la estimacioacuten de la produccioacuten de biomasa (principalmente purines bovinos pero tambieacuten excretas de otras especies asiacute como residuos orgaacutenicos de las faenas) se utilizoacute la informacioacuten que ambos establecimientos publican semanalmente sobre precios y cantidad de animales rematados ademaacutes de la informacioacuten proveniente de entrevistas Detalle de entrevistas anexo 74
La disponibilidad de materia orgaacutenica
generada por la produccioacuten de porcinos en la Regioacuten de Los
Riacuteos es de 15 mil msup3antildeo
39 Tabla 8 Puriacuten producido seguacuten tipo de animal Tattersall Tabla 9 Puriacuten producido seguacuten tipo de animal FEGOSA
En relacioacuten al manejo de purines Tattersall almacena las aguas de lavado y posteriormente las traslada a una planta procesadora que filtra y separa los compuestos soacutelidos (excretas) de los liacutequidos Los liacutequidos son eliminados a traveacutes del alcantarillado y los soacutelidos son incorporados a las demaacutes excretas producidas semanalmente por los animales rematados y luego son retirados del recinto (anexo 742 entrevista Tattersal) FEGOSA por su parte realiza un manejo similar con las aguas de lavado Estas son almacenados en dos pozos purineros y una vez que los pozos se encuentran llenos los purines son trasladados a una planta procesadora (anexo 745 entrevista FEGOSA)
Para la determinacioacuten de la disponibilidad de biomasa residual huacutemeda de las ferias de ganado se analizaron datos de la temporada 2014 considerando 51 remates para el caso de Tattersal y 52 para FEGOSA Ademaacutes seguacuten informacioacuten recopilada en terreno se determinoacute una permanencia de 15 diacuteas promedio de los animales en ambas ferias
Los paraacutemetros utilizados para determinar la cantidad de puriacuten producido por animal se obtuvieron del estudio de Deublein y Steinhauser [32] (informacioacuten detallada en el anexo 731) En las tablas 8 y 9 se detallan las cantidades de estieacutercol liacutequido producido seguacuten tipo de animal para cada feria
Feria Tipo de Puriacuten animal Cabezasantildeo (msup3antildeo)
Bovinos 40197 123000
Tattersall Porcinos 2686 827
Ovinos 3599 1455
Equinos 7 18
Total 46489 125308
Feria Tipo de Puriacuten animal cabezasantildeo (msup3antildeo)sup1sup3
Bovinos 34676 57909
FEGOSA Porcinos 1785 280
Ovinos 1784 670
Equinos 258 664
Total 38503 59523
sup1sup3 Diferencias en produccioacuten de puriacutencabeza entre ferias se debe a diferente tipos de ganado en remates En el caso de vacunos dado por proporciones de vacas vacunos de engorda vacas de produccioacuten lechera bueyes toro de reproduccioacuten vacunos joacutevenes (2 antildeos) y ternero de crianza (1 antildeo) Vacas vacunos de engorda
Seguacuten las tablas anteriores es posible determinar que la mayor cantidad de materia orgaacutenica es producida en Tattersall la que junto con la biomasa generada por FEGOSA suman aproximadamente 185 mil msup3 de biomasa residual liacutequida proveniente de ferias ganaderas en la Regioacuten de Los Riacuteos
3124 Industria quesera
Las materias primas animales y vegetales para la elaboracioacuten de productos alimenticios generan abundantes residuos susceptibles de ser aprovechados para la produccioacuten de biogaacutes El uso de estos residuos incrementa la productividad en las plantas productoras dando simultaacuteneamente una solucioacuten a problemas ambientales
Fuente Elaboracioacuten propia Fuente Elaboracioacuten propia
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Dentro de los residuos provenientes de la agroindustria con mayor potencial en la Regioacuten de Los Riacuteos se encuentra la industria laacutectea y caacuternica [27]
En la Regioacuten se elaboran diversos productos derivados de la leche tales como quesos queso fresco y quesillo leche fluida mantequilla crema fresca manjar yogurt y otros siendo quesos dentro de los productos con igual unidad de medida (kilogramos) el producto que presenta mayor elaboracioacuten (kg) [28] Por otro lado de la totalidad de los productos laacutecteos la produccioacuten de queso es la uacutenica que genera un residuo (o subproducto seguacuten el uso que se le deacute) de alta carga orgaacutenica llamado ldquolactosuerordquo
El lactosuero fue considerado por largo tiempo como un desecho difiacutecil de tratar y eliminar debido a las grandes cantidades producidas en la industria del queso Sin embargo actualmente es una de las materias primas maacutes usadas en el aacutembito alimentario Su principal aplicacioacuten es la alimentacioacuten animal especialmente como sustituto de la leche en la alimentacioacuten de criacuteas de rumiantes y porcinos pero tambieacuten en procesos de criacutea y engorde Sin embargo la recogida y posterior secado del lactosuero para la obtencioacuten de productos en polvo resulta uacutenicamente rentable para grandes voluacutemenes de lactosuero por lo que las pequentildeas y medianas queseriacuteas no pueden almacenar en sus instalaciones las cantidades necesarias para rentabilizar su transporte En estos casos las opciones de gestioacuten pasan por su eliminacioacuten mediante vertido la aplicacioacuten a terrenos o su uso directo en alimentacioacuten animal alternativas que sin embargo presentan riesgos tanto ambientales como sanitarios si no se realizan de manera adecuada y controlada Hoy en diacutea la posibilidad de introducir un tratamiento bioloacutegico para el lactosuero como la digestioacuten anaerobia se presenta como una opcioacuten factible que puede permitir gestionar y valorizar econoacutemicamente este sustrato gracias al aprovechamiento energeacutetico del biogaacutes [29] [25]
En la Regioacuten de Los Riacuteos la produccioacuten de queso fue de 515 millones de kilogramos durante el 2013 cifra inferior en -01 (003 millones de kilos menos) que el 2012 representando 444 del total de queso producido a nivel nacional [28] Actualmente en la Regioacuten existen 39 faacutebricas en funcionamiento autorizadas por el Servicio de Salud (anexo 732) las cuales para fines praacutecticos de este estudio seraacuten divididas en laacutectea mayor y laacutectea menor seguacuten se define a continuacioacuten
bull Laacutectea mayor corresponde a las plantas lecheras cuyos antecedentes productivos son recopilados mensualmente por la Oficina de Estudios y Poliacuteticas Agrarias ODEPA Se le denomina mayor porque entre ellas se encuentran las empresas que procesan un volumen de leche superior a la industria laacutectea menor [28]
bull Laacutectea menor corresponde a las empresas cuyos antecedentes son recopilados trimestralmente por el Instituto Nacional de Estadiacutesticas y que en general cuentan con niveles de produccioacuten menor [28]
En este estudio se asumioacute que la mayor parte de estos residuos corresponden a lactosuero sin considerar los residuos provenientes del lavado de estanques derrames u otros Ademaacutes de acuerdo a informacioacuten bibliograacutefica [27] y datos recopilados en entrevistas a productores se estimoacute que por kilogramo de queso producido se generan 9 kilogramos de suero
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Tabla 10 Generacioacuten anual de suero huacutemedo seco y materia orgaacutenica en la Regioacuten
INDUSTRIA Queso promedio Suero huacutemedo Suero seco Materia orgaacutenica anual 2013-2014 (kg) (kg) (kg) (Ton MS)Laacutectea menor 1458477 13126289 787577 689Laacutectea mayor 49843252 448589264 26915356 23551Total 51301728 461715552 27702933 24240
Seguacuten la tabla 10 la disponibilidad estimada de materia orgaacutenica proveniente de la industria quesera en la Regioacuten de Los Riacuteos es de 24 mil toneladas de las cuales el 3 corresponde a productores del segmento ldquolaacutectea menorrdquo
3125 Residuos de beneficio de ganado (mataderos)
La actividad industrial de matanza de ganado genera una gran cantidad de residuos soacutelidos de variada composicioacuten provenientes de las diferentes etapas del proceso Dentro de estos residuos soacutelidos se encuentran subproductos no utilizados (viacutesceras verdes cabezas patas) subproductos utilizados (viacutesceras rojas cuero) grasas estieacutercol contenido ruminal y decomisos de matadero Estos residuos suponen un sustrato muy adecuado para la biometanizacioacuten [30]
Aproximadamente entre un 20 y un 50 del peso del animal no es apto para el consumo [20] Por lo tanto la mayor parte de los desechos deben manejarse cuidadosamente en lo referente a su minimizacioacuten recoleccioacuten procesamiento y uso (reutilizacioacuten) lo que disminuye considerablemente los dantildeos ocasionados al medio ambiente a los recursos naturales renovables y a la salud humana [30]
Para el anaacutelisis potencial de produccioacuten de biogaacutes a partir de residuos de mataderos en la Regioacuten de Los Riacuteos en base a la metodologiacutea desarrollada por Vermehren [27] se cuantificaron los residuos de dos mataderos autorizados Frigoriacutefico Valdivia y Frigoriacutefico Balmaceda (en adelante FRIVAL y FRIGOBAL respectivamente) Para poder determinar la cantidad de residuos de beneficio de ganado soacutelo se consideraron ambas plantas de procesamiento dejando de lado otras fuentes posibles tales como mataderos clandestinos o faenamientos realizados en sectores rurales En el caso de la planta FRIGOBAL el flujo de residuos anuales se encuentra disponible en la Superintendencia de Servicios Sanitarios (SISS) y se utilizoacute como base la misma informacioacuten utilizada para la planta FRIVAL (Tabla 33 anexo 731)
De esta forma seguacuten el promedio de la produccioacuten regional de queso para laacutectea mayor y laacutectea menor entre los antildeos 2013 y 2014 con datos de ODEPA y la cantidad de suero generado por unidad de queso producido se estimoacute la generacioacuten anual de lactosuero para la regioacuten (ver tabla 10) Detalle de coeficientes de caacutelculo en tabla 32 anexo 731
La disponibilidad estimada de
materia orgaacutenica proveniente de la industria quesera
en la Regioacuten de Los Riacuteos es de
24 mil toneladas
Fuente Elaboracioacuten propia
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Para estimar los residuos de ambos mataderos se utilizoacute como base lo expuesto en la Declaracioacuten de Impacto Ambiental de la planta FRIVAL presentado en el Sistema de Evaluacioacuten Ambiental [24] en donde se caracterizan sus RILEs (tabla 34 anexo 731) El volumen del flujo diario de residuos liacutequidos generados en la planta FRIVAL es de 650 msup3 [31] asumiendo un funcionamiento de la planta durante los 365 diacuteas del antildeo De acuerdo a esto y considerando los datos presentados en las tablas 33 y 35 del anexo 731 se obtuvieron los valores de materia seca La cantidad total de materia orgaacutenica para la planta FRIVAL fue de 495 tonantildeo y FRIGOBAL 25 tonantildeo
313 Biomasa residual soacutelida
La biomasa residual soacutelida incluye a todos los productos orgaacutenicos no utilizados en las actividades agriacutecolas y ganaderas las forestales y la de los procesos de las industrias agroalimentarias y de transformacioacuten de la madera Algunos ejemplos de este tipo de biomasa son la paja el orujo desechos de poda y raleos aserriacuten residuos de matadero aceites y grasas lodos provenientes de plantas de tratamiento de aguas (industriales y domeacutesticas) residuos soacutelidos urbanos y estieacutercol aviacutecola [20]
3131 Estieacutercol aviacutecola
El estieacutercol aviacutecola se considera como biomasa residual soacutelida para las aves destinadas a la produccioacuten de carne este estieacutercol se halla mezclado con una cama de aserriacuten denominaacutendose Guano de Ave para Carne (GAC) [20]
En este estudio se clasificoacute la produccioacuten de aves para la Regioacuten de Los Riacuteos en dos estratos definidos como pequentildea y mediana explotacioacuten [32] La disponibilidad de biomasa se estimoacute asumiendo que la produccioacuten diaria de estieacutercol liacutequido por ave es de 00001 msup3 [33] [26] con una eficiencia de recoleccioacuten del 50 A continuacioacuten la tabla 11 detalla la cantidad de biomasa disponible en pequentildeas y medianas explotaciones Seguacuten eacutesta la produccioacuten anual de biomasa residual soacutelida proveniente de las pequentildeas y medianas explotaciones de la Regioacuten de Los Riacuteos es de 66 mil msup3 al antildeo
Rango Total aves Estieacutercol animal (msup3antildeo)Pequentildeas explotaciones 270000 4928Medianas explotaciones 95000 1734Total 365000 6662
Tabla 11 Estieacutercol de aves seguacuten tamantildeo de explotacioacuten
El estieacutercol aviacutecola se considera
como biomasa residual soacutelida
a diferencia del estieacutercol
bovino y que al combinarse con agua (purines)
se clasifica como biomasa liacutequida
Fuente Elaboracioacuten propia
43
3132 Industria cervecera
La elaboracioacuten de la cerveza trae consigo la generacioacuten de residuos soacutelidos tales como orujo cerveceros (o bagazo) levaduras y los lodos generados durante el tratamiento de las aguas residuales En particular el bagazo constituye un residuo con valor ganadero bovino dado su alto contenido caloacuterico y alta palatabilidad pese a sus restricciones de aprovechamiento dada su raacutepida perecibilidad En caso de no poder aprovecharse estos residuos el proceso de digestioacuten anaerobia ofrece ventajas sustanciales para el tratamiento de los residuos orgaacutenicos generados por esta industria dada la posibilidad de generar energiacutea renovable a traveacutes de la generacioacuten de biogaacutes [34] En particular el bagazo dado su contenido caloacuterico presenta una buena generacioacuten de biogaacutes
El consumo de cerveza artesanal en Chile equivale soacutelo al 2 del total del mercado de bebestibles pero ha ido creciendo con fuerza en un orden del 30 anual [35]
Debido a su popularidad la industria de la cerveza se ha ido diversificando Es por eso que hoy en diacutea se puede hablar de tres categoriacuteas los cerveceros caseros las mini cerveceriacuteas y las cerveceriacuteas industriales [36]
bull Los cerveceros caseros poseen equipos rudimentarios que permiten repetir de forma casera la misma receta en distintas producciones
bull Las mini cerveceriacuteas (cerveceros artesanales pequentildeos fabricantes) tienen un equipamiento maacutes sofisticado que el de los cerveceros caseros tanques bombas filtros entre algunos pero no llegan al nivel de industrializacioacuten que otras cerveceriacuteas
bull Las cerveceriacuteas industriales poseen mayor equipamiento y tecnologiacutea en el proceso produciendo miles de litros que son comercializados en el mercado nacional e internacional
En la Regioacuten de Los Riacuteos la produccioacuten de cerveza ha aumentado considerablemente durante los uacuteltimos antildeos existiendo actualmente un total de 23 cerveceriacuteas formalizadas y 8 en viacuteas de formalizacioacuten [37]
Del grupo de las 23 empresas formalizadas existentes en la Regioacuten de Los Riacuteos se determinoacute la produccioacuten de bagazo para 4 empresas representativas del grupo de mini cerveceriacuteas (cerveceros artesanales pequentildeos fabricantes) De acuerdo a la informacioacuten recopilada en entrevistas realizadas a los productores (anexo 77) se estimoacute una equivalencia de 3 a 4 kilos de malta por litro de cerveza y un 27 de materia seca para bagazo seguacuten lo determinado en anaacutelisis de laboratorio A continuacioacuten en la tabla 12 se detalla la produccioacuten de bagazo para cada empresa
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Tabla 12 Produccioacuten de cerveza y bagazo para 4 empresas de la Regioacuten de Los Riacuteos
Empresas Litros cerveza antildeo Kg maltaantildeo Kg bagazoantildeoA 204000 51000 86400B 16800 4800 8132C 7680 2400 4066D 14400 4800 8132Total 242880 63000 106730
En base a informacioacuten recopilada se estimoacute que la produccioacuten de cerveza de los 4 productores presentados en la tabla 12 representan el 5 de la produccioacuten de la Regioacuten Es decir la produccioacuten de cerveza de la Regioacuten de Los Riacuteos bordea los 50 mil hectolitros lo que representa una produccioacuten de 2 mil toneladas de bagazo al antildeo
32 Potencial teoacuterico de biogaacutes a partir de las biomasas disponibles
321 Aspectos metodoloacutegicos
Este capiacutetulo tiene como objetivo estimar el potencial teoacuterico de biogaacutes es decir la metanizacioacuten de toda la materia orgaacutenica disponible seguacuten se calculoacute en el capiacutetulo anterior Es importante afirmar que pese a que los recursos de biomasa pueden variar bastante a lo largo del paiacutes o incluso el mundo la produccioacuten de biogaacutes por tipo de biomasa particular deberiacutea ser relativamente constante dado que la biodigestioacuten es un proceso relativamente invariante si se cumplen condiciones miacutenimas de funcionamiento Es por ello que utilizar datos referenciales de otros paiacuteses de condiciones similares (como paiacuteses con clima templado lluvioso como en la Regioacuten de los Riacuteos) constituye una fuente de informacioacuten relativamente confiable respecto de las producciones potenciales Desgraciadamente las tecnologiacuteas para pequentildeos y grandes predios o industrias existentes difieren mucho respecto a costos y a rendimientos por lo que realizar generalizaciones es riesgoso e impreciso Por esta razoacuten se decidioacute utilizar los factores de conversioacuten estandarizados y maacutes frecuentes en la bibliografiacutea existente de manera de lograr representatividad de la informacioacuten
En la tabla 13 se muestran los factores de conversioacuten de biogaacutes seguacuten la fuente de la biomasa estimados a partir de datos bibliograacuteficos [1] En el caso de los purines de lecheriacutea el factor de conversioacuten surge ademaacutes de la experiencia de la empresa Biotecsur en lecheriacuteas de las regiones del sur de Chile En el caso del bagazo de cerveceriacutea el valor fue estimado en base a resultados experimentales de produccioacuten de biogaacutes a partir de bagazo cervecero realizados por el autor en el Instituto de Ingenieriacutea Agraria y Suelos Universidad Austral de Chile
Fuente Elaboracioacuten propia
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Rango Total purines (msup3antildeo) Biogaacutes (msup3 antildeo) 0 a 9 3336 83408 10 a 24 8804 220095 25 a 49 10503 262572 50 a 99 26618 665441 100 a 299 60115 1502865 300 y maacutes 296208 7405211 TOTAL 405584 10139592
Tabla 13 Factores de conversioacuten de materia orgaacutenica en biogaacutes
Tabla 14 Potencial valor teoacuterico de generacioacuten de biogaacutes a partir de la digestioacuten anaeroacutebica de purines de vacunos de lecheriacutea
Biomasa Factor conversioacuten Biogaacutes (Lt) Biomasa (kg o Lt)sup1⁴ Lecheriacuteas - purines 25Queseriacutea-suero 46Ferias ganaderas-estieacutercol 40Cerdos- estieacutercol 40Aves-estieacutercol 70Bagazo de cerveceriacutea 110
De esta manera con los factores de conversioacuten y en base a las cantidades de biomasa disponibles abordadas en el capiacutetulo anterior se calcularon los potenciales regionales de biogaacutes Ademaacutes del caacutelculo de los potenciales regionales totales se calculoacute el potencial de generacioacuten de biogaacutes de la produccioacuten a pequentildea escala esto es cultivos en agricultura familiar campesina (Agricultura de Subsistencia y Pequentildeo Agricultor) produccioacuten laacutectea menor (suero) productores de cerdos de menos de 50 cabezas y pequentildeas explotaciones de aves y cerveceriacutea artesanal
322 Potencial teoacuterico de biogaacutes de biomasa residual liacutequida
3221 Puriacuten de vacuno de lecheriacutea
El caacutelculo del potencial de generacioacuten de metano a partir del puriacuten de vacuno se realizoacute para productores con menos de 50 vacas en ordentildea mediante la informacioacuten proveniente del INDAP y para productores con un plantel mayor a 50 vacas en ordentildea de acuerdo a la informacioacuten obtenida por el INE En la tabla 14 se presenta el total de purines producidos por vacunos en ordentildea en la Regioacuten de Los Riacuteos seguacuten los resultados obtenidos en el capiacutetulo 31 Sobre la base de esta informacioacuten se calculoacute un valor teoacuterico de generacioacuten de biogaacutes para cada segmento En el anaacutelisis se consideroacute que por cada msup3 de puriacuten se producen 25 msup3 de biogaacutes
sup1⁴ Kiloacutegramos en caso de residuos soacutelidos litros en caso de residuos liacutequidos
El caacutelculo del potencial de
generacioacuten de metano a partir del
puriacuten de vacuno se realizoacute para
productores con menos de 50 vacas
en ordentildea mediante la informacioacuten
proveniente de INDAP
Fuente Elaboracioacuten propia
Fuente Elaboracioacuten propia
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3222 Estieacutercol de porcino
En la tabla 15 se presenta el potencial teoacuterico de generacioacuten de biogaacutes a partir de la digestioacuten anaerobia de estieacutercol para cada tamantildeo del productor seguacuten cabezas de ganado porcino el cual fue determinado en este capiacutetulo Para los caacutelculos se consideroacute una eficiencia de recoleccioacuten de materia orgaacutenica del 40 y una produccioacuten de 40 msup3 por cada msup3 de estieacutercol
Tabla 15 Produccioacuten de biogaacutes porcino
Tabla 16 Produccioacuten estimada de biogaacutes para las industrias laacutecteas de la Regioacuten de Los Riacuteos
Rango Total estieacutercol liacutequido Biogaacutes (msup3antildeo) (msup3animalantildeo) Menos de 50 cabezas 13983 559308Maacutes de 50 y menos de 500 698 27927Maacutes de 500 307 12264Total 599499
3223 Ferias ganaderas
Para el caso de ferias ganaderas se consideroacute una produccioacuten de 40 msup3 de biogaacutes por cada msup3 de puriacuten estieacutercol Por lo tanto la produccioacuten potencial de biogaacutes al antildeo para Tatterssall y FEGOSA es de 5012331 msup3 y 2380917 msup3 respectivamente
3224 Residuos de la industria quesera
Considerando un promedio entre el valor superior e inferior del rango expuesto en el anexo 76 y un rendimiento de biogaacutes de 875 (msup3Ton MOS) se calculoacute la cantidad de biogaacutes para la industria laacutectea mayor y menor Para la industria laacutectea mayor tambieacuten se calculoacute a nivel de planta obtenieacutendose los siguientes resultados
INDUSTRIA Materia orgaacutenica (Ton MS) Biogaacutes (msup3 antildeo)Laacutectea Menor 689 602989Laacutectea Mayor 23551 20607069Total regioacuten 24240 21210058
3225 Mataderos
Para el caacutelculo de potencial de produccioacuten de biogaacutes de FRIVAL las grasas fueron separadas de los RILEs seguacuten lo sentildealado en la Declaracioacuten de Impacto Ambiental (SEIA 2005) Por lo tanto para el caacutelculo total de biogaacutes se analizoacute por una parte el potencial de las grasas y por otra el potencial del resto del RIL utilizando en ambos casos factores de conversioacuten especiacuteficos para las grasas y para el RIL
Fuente Elaboracioacuten propia
Fuente Elaboracioacuten propia
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Paraacutemetro Biogaacutes (msup3antildeo)Soacutelidos suspendidos 174331Aceites y grasas 87329TOTAL 261660
Tabla 17 Potencial de biogaacutes Planta FRIVAL
Cabe destacar que tal como se aprecia en la tabla 34 del anexo 731 los valores de soacutelidos suspendidos sumados a los de aceites y grasas son significativamente inferiores a los de la DBO5 (que es una variable indicadora de la cantidad de materia orgaacutenica disponible para los microorganismos) Sin embargo no se encontraron indicadores adecuados para transformar esta uacuteltima variable en biogaacutes por lo tanto se utilizaron los soacutelidos suspendidos y las grasas para esto de modo que es posible una subestimacioacuten del potencial para esta industria [27] Los resultados se muestran en la tabla 17
Para estimar los residuos generados en la planta FRIGOBAL se consideroacute el volumen de RILEs generados seguacuten lo sentildealado por la Superintendencia de Servicios Sanitarios informacioacuten que entregoacute a este organismo la planta de tratamiento de aguas residuales de la empresa Essal para el antildeo 2011 en la comuna de La Unioacuten [27] De acuerdo a estos datos se estimoacute el potencial de produccioacuten de biogaacutes del frigoriacutefico En la tabla 18 se sentildeala el potencial de produccioacuten de biogaacutes para ambas empresas
Tabla 18 Potencial regional de generacioacuten de biogaacutes en la industria de matadero
Planta Biogaacutes (msup3antildeo)FRIVAL 261660FRIGOBAL 13269Total 274929
323 Potencial teoacuterico de biogaacutes de biomasa residual soacutelida
3231 Estieacutercol aviacutecola
De acuerdo al total de biomasa residual determinada se calculoacute el potencial teoacuterico de biogaacutes generado a partir del estieacutercol de la crianza y engorde de aves para pequentildeas y medianas explotaciones en la Regioacuten de Los Riacuteos En la tabla 19 se presenta el potencial teoacuterico de biogaacutes generado a partir del estieacutercol de la crianza y engorde de aves para pequentildeas y medianas explotaciones de la regioacuten
Para los caacutelculos se estimoacute una eficiencia de recoleccioacuten de biomasa de un 40 y una produccioacuten de 70 msup3 de biogaacutes por cada msup3 de estieacutercol
Fuente Elaboracioacuten propia
Fuente Elaboracioacuten propia
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Rango Estieacutercol (msup3 antildeo) Biogaacutes (msup3 antildeo)Pequentildeas explotaciones 4928 344925Medianas explotaciones 1734 121363TOTAL 6662 466288
3232 Residuos de la industria cervecera
En la tabla 20 se muestra el potencial teoacuterico regional de generacioacuten de biogaacutes a partir de los desechos soacutelidos de la industria de la cerveza Para el caacutelculo se consideroacute que por cada kilo de bagazo se producen 110 lt de biogaacutes y se asume que 4 cerveceriacuteas entrevistadas constituyen el 5 del mercado cervecero regional y un 20 de la cerveza artesanalsup1⁵ En cualquier caso el caacutelculo de biogaacutes entregado corresponde al potencial total teoacuterico regional Dado que en el caso de cerveceriacuteas grandes comuacutenmente utilizan el bagazo como subproducto para la alimentacioacuten animal el potencial praacutectico estariacutea sobre estimado
Tabla 20 Potencial de generacioacuten de biogaacutes a partir de los desechos soacutelidos de la industria de la cerveza
Tabla 19 Potencial teoacuterico de biogaacutes generado a partir del estieacutercol de aves
Empresas Bagazo kgantildeo Biogaacutes (msup3antildeo) A 86400 9504B 8132 894C 4066 447D 8132 894
Para el caacutelculo del potencial total maacuteximo se consideroacute el consumo promedio nacional por persona (36ltspersonaantildeo) aplicado a la poblacioacuten de la Regioacuten de Los Riacuteos (404400 habitantes) En el caso de la produccioacuten de pequentildea escala se consideroacute una produccioacuten total de 12 millones de litros anuales de cerveza artesanal
33 Estimacioacuten de la generacioacuten de energiacutea a partir de biogaacutes obtenido desde las distintas biomasas disponibles
331 Aspectos metodoloacutegicos
El presente capiacutetulo pretende entregar cifras referenciales respecto a la cantidad de bioenergiacutea disponible a partir de la generacioacuten con biogaacutes Para ello se consideraron los usos de biogaacutes para produccioacuten de energiacutea teacutermica (calor) y eleacutectrica Al respecto se presentaron los valores de contenido caloacuterico total y su equivalente en metros cuacutebicos de lentildea y kilos de gas licuado de manera de ponderar el valor de sustitucioacuten entre esos combustibles
sup1⁵ Incluida Cerveceriacutea Kunstmann
Fuente Elaboracioacuten propia
Fuente Elaboracioacuten propia
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Para la cuantificacioacuten del calor utilizable (energiacutea teacutermica) se entrega el contenido caloacuterico total equivalente a una eficiencia del 100 En el caso de usar calderas de alta eficiencia (sobre 90) los valores de energiacutea teacutermica real se aproximan bastante a este valor No obstante para otros sistemas teniendo la eficiencia de la tecnologiacutea a emplear se obtiene directamente el potencial teacutermico real
La generacioacuten de energiacutea eleacutectrica se calcula con el potencial maacuteximo teoacuterico para toda la regioacuten pues la cogeneracioacuten con biogaacutes soacutelo es econoacutemicamente viable a mayor escala lo que dejariacutea fuera a la pequentildea agricultura en teacuterminos individuales pero no en teacuterminos colectivos (proyectos asociativos) Para el caso de la electricidad soacutelo se evaluacutea la utilizacioacuten de sistemas de cogeneracioacuten con motores de explosioacuten a gas por ser estos sistemas de comparativo bajo costo y alta eficiencia en relacioacuten a otras alternativas tecnoloacutegicas (eficiencia energeacutetica de 85 calor + electricidad)
Se presenta ademaacutes los equivalentes en msup3 de lentildea y kg de gas licuado como referencia a las dimensiones implicadas en fuentes alternativas comunes en la regioacuten Se utiliza lentildea por que es la opcioacuten teacutermica maacutes barata en la regioacuten y gas licuado por ser el segundo sustituto maacutes accesible teacutecnica y econoacutemicamente presentando similitudes con el biogaacutes
Para el caso del potencial de pequentildea escala soacutelo se evaluacutea el potencial teacutermico dado que los costos y eficiencias de escala de los sistemas de cogeneracioacuten soacutelo pueden lograrse desde una cantidad miacutenima de biomasa disponible que habitualmente solo es gestionada por productores de tamantildeo medio o grande
Se incluye un anaacutelisis de autosuficiencia de biogaacutes para la cocina de una familia rural campesina promedio Respecto a la estimacioacuten de autoabastecimiento como supuesto se asume que eacutestas usan hoy cocina a lentildea tienen suficiente biomasa residual disponible para el funcionamiento de un biodigestor domiciliario y en caso de que faltase se calcula el requerimiento de biomasa con recursos agriacutecolas al alcance como pequentildeas superficies de forraje o cultivos
332 Potencial regional total
Como resultado de los caacutelculos de produccioacuten de biogaacutes a partir de distintas biomasas se obtiene un potencial de generacioacuten regional anual de 403 millones de msup3 En la figura 30 se observan las contribuciones de cada tipo de biomasa al total regional En la tabla 21 se entregan los detalles de energiacutea involucrada
50
Figura 30 Composicioacuten del potencial de biogaacutes regional por tipo de biomasa
Como se mencionoacute previamente para el caacutelculo del total de energiacutea generada a partir del biogaacutes potencial en la regioacuten se consideroacute un solo uso a la vez es decir 100 del biogaacutes regional utilizado para calor o para cogeneracioacuten Por ello las cifras presentadas son soacutelo referenciales al potencial teoacuterico maacuteximo En base a los potenciales regionales de produccioacuten de biogaacutes obtenidos se calcularon los valores maacuteximos posibles de producir en generacioacuten teacutermica total (combustioacuten directa) y de generacioacuten teacutermica + eleacutectrica a traveacutes de sistemas de cogeneracioacuten ambas tecnologiacuteas existentes en el mercado
En relacioacuten al potencial teacutermico se consideroacute combustioacuten directa para efectos de sustitucioacuten con lentildea utilizaacutendose una efi ciencia teacutermica de 60 equivalente a la efi ciencia que presentan las estufas de doble combustioacuten Asimismo se consideroacute un contenido caloacuterico de 5 GJmsup3 de lentildea (con 20 humedad valor promedio de distintas especies nativas maacutes usadas) [25] Con ello se utilizoacute un valor de 00072 msup3 de lentildeamsup3 de biogaacutes En el caso de gas licuado se utilizoacute un valor equivalente a 134 Kwhkg lo que da una tasa de recambio de 244 msup3 de biogaacutes kg gas licuado
POTENCIAL REGIONAL DE BIOGAacuteS
El potencial caloacuterico a partir de biogaacutes en la
Regioacuten equivaldriacutea energeacuteticamente
al 6 de la lentildea consumida
Lecheriacuteas - Purines
Queseriacutea - suero
Ferias ganaderas
Cerdos
Aves
Cerveza
Mataderos
183
1512
06
07
251
526
183 251
403 millones msup3antildeo
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Tabla 21 Potencial regional biogaacutes total y maacuteximo teoacuterico de generacioacuten de energiacutea eleacutectrica y teacutermica
Lecheriacuteas - 10139592 60837550 26282 4545204 24335020 20279183 2315purines Queseriacutea- 21210058 127260349 54976 9507684 50904140 42420116 4842suero Ferias 7393249 44359492 19163 3314120 17743797 14786497 1688ganaderasCerdos 599499 3596996 1554 268733 1438798 1198999 137Aves 466288 2797725 1209 209019 1119090 932575 106Cerveza 234805 1408828 609 105254 563531 469609 54Mataderos 274929 1649574 713 123240 659830 549858 63Total 40318419 241910515 104505 18073255 96764206 80636838 9205
sup1⁶ Corresponde al contenido caloacuterico o energiacutea total Este valor corresponde a su vez al total de energiacutea teacutermica teoacuterica Utilizando la eficiencia de combustioacuten de una tecnologiacutea a emplear determinada se obtendraacute directamente el potencial teacutermico total En el caso de calderas de alta eficiencia la eficiencia puede sobrepasar el 90
Total Biogaacutes Contenido Equivalente Equivalente gas Cogen Cogen Potenciaregional (msup3antildeo) caloacuterico total Lentildea (msup3) licuado teacutermica eleacutectrica eleacutectrica (Kwh)sup1⁶ (Kg) (Kwh) (Kwh) (Kw)
333 Potencial regional de pequentildea escala
Se presenta el potencial de produccioacuten de energiacutea teacutermica de pequentildea escala a partir de biogaacutes y su equivalencia respecto a otros combustibles alternativamente utilizados a escala equivalente a agricultura familiar campesina (AFC) Para el caacutelculo se utilizaron los valores de transformacioacuten correspondientes a los estratos de pequentildea escala de produccioacuten presentados en este capiacutetulo Especiacuteficamente para cada tipo de biomasa se incluyoacute
bull Lecheriacuteas agricultura de subsistencia y pequentildeos agricultoresbull Queseriacutea laacutectea menorbull Estieacutercol de cerdos explotaciones menores de 50 cabezasbull Estieacutercol aves pequentildeas explotacionesbull Industria cervecera cervezas artesanales
En relacioacuten a los sistemas de cogeneracioacuten estos generalmente consisten en motores de combustioacuten interna cuya potencia activa generadores eleacutectricos al tiempo que generan agua caliente a partir de su refrigeracioacuten la cual se utiliza para alimentar redes de agua caliente a edificios o grupos de viviendas conocidas como redes distritales Los valores de cogeneracioacuten asumen una eficiencia de transformacioacuten a calor y electricidad de 24 y 20 KWmsup3 de biogaacutes respectivamente En la tabla 21 se presenta la capacidad de cogeneracioacuten teacutermica y eleacutectrica para cada biomasa analizada en este estudio
En la Regioacuten de Los Riacuteos al antildeo 2010 el consumo de productos derivados de la madera para energiacutea (principalmente lentildea) fue de 1790571 msup3 esteacutereos de los cuales el 84 es residual (rural 35 y urbano 49) comercial institucional 12 e industrial 4 (INFOR 2012) De esta manera el potencial caloacuterico a partir de biogaacutes en la Regioacuten equivaldriacutea energeacuteticamente al 6 de la lentildea consumida
Fuente Elaboracioacuten propia
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Tabla 22 Potencial regional biogaacutes de pequentildea escala y valores de sustitucioacuten de otros combustibles utilizados
Lecheriacuteas - purines 566075 3396450 6987 253751 Queseriacutea - suero 602989 3617933 7443 270298Cerdos 559308 3355851 6903 250717Aves 344925 2069550 4257 154617Cerveza 58701 352207 725 26314Total 2131999 12791992 26315 955696
Sector Biogaacutes Caloacuterico total Equivalente Equivalente (msup3 antildeo) (Kwh) Lentildea (msup3) gas licuado (Kg)
334 Estimacioacuten de autoabastecimiento de biogaacutes para cocina de una familia rural promedio
El concepto de reemplazo de cocina a lentildea tradicional por cocina con quemadores a biogaacutes podriacutea ser una interesante alternativa tecnoloacutegica para familias rurales especialmente en zonas aisladas o lejanas a centros poblados Entre las ventajas que este concepto presenta pueden mencionarse
bull Aprovechamiento de fuentes de biogaacutes disponibles en los predios Como se ha explicado anteriormente en el ambiente rural existe biomasa disponible de diversa iacutendole la que puede ser aprovechada para la produccioacuten de biogaacutes
bull Permite tratamiento de residuos Los residuos orgaacutenicos soacutelidos o liacutequidos sin descomponer pueden ser fuente de vectores malos olores y patoacutegenos En cualquier caso su disposicioacuten en el suelo o cuerpos de agua debe realizarse posterior a un tratamiento De esta manera la biodigestion puede considerarse un tratamiento parcial o en algunos casos total de los residuos para su aplicacioacuten o descarte
bull Independenciaautonomiacutea energeacutetica Por lo anterior los usuarios no dependen de las condiciones externas (disponibilidad y precios en la regioacuten paiacutes o internacionalmente) brindando la posibilidad de lograr una autosuficiencia de combustible a nivel domeacutestico
bull Comodidad de operacioacuten de cocina La operacioacuten de una cocina a gas no requiere los tiempos de encendido y calentamiento que requiere una cocina a lentildea (lo maacutes usado ruralmente) y permite dosificar el uso de combustible de acuerdo a la
sup1⁷ Al respecto ver siguiente subcapiacutetulo relativo a autosuficiencia energeacutetica para cocina de familia rural promedio
sup1⁸ En el caso el periacuteodo estival en el que no se requiere calefaccioacuten y donde todo el calor residual se pierde la eficiencia de una cocina a lentildea tradicional es mucho menor llegando a valores de transformacioacuten de 003350 m3 de lentildeam3 de biogaacutes como se analiza en el siguiente subcapiacutetulo
Para la referencia a combustibles alternativos se utilizoacute el equivalente a 00123 msup3 de lentildeamsup3 de biogaacutes dada las eficiencias equivalentes al uso de cocinas a lentildea tradicionalessup1⁷ con un 35 de eficiencia de combustioacutensup1⁸ Para el caso del gas licuado se utilizoacute el mismo valor utilizado para toda la regioacuten A continuacioacuten en la tabla 22 se presentan los resultados obtenidos en este estudio referente a la capacidad de generacioacuten de energiacutea del segmento definido como pequentildea escala
El concepto de reemplazo
de cocina a lentildea tradicional por cocina con quemadores a
biogaacutes podriacutea ser una interesante
alternativa tecnoloacutegica para familias rurales
Fuente Elaboracioacuten propia
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necesidades precisas minuto a minuto Lo anterior simplifica la operacioacuten de la cocina y eleva considerablemente la eficiencia de uso
bull Mayor eficiencia energeacutetica y de recursos El sustituir una cocina a lentildea por una cocina a biogaacutes maacutes una estufa a lentildea de doble caacutemara (combustioacuten lenta) tiene importantes sinergias Dado que la eficiencia de una cocina a lentildea es de alrededor de un 35 mientras que la estufa de doble caacutemara es de aprox 60 la eficiencia para calefaccioacuten del sistema puede casi duplicarse Incluso eacutesta puede aumentarse auacuten maacutes siacute el agua caliente se obtiene a partir de un serpentiacuten instalado en la estufa de doble caacutemara en lugar de la cocina a lentildea Si a eso se le suma la mayor eficiencia para cocinar de una cocina a biogaacutes respecto a la cocina a lentildea [25] y todo el calor que no se usa antes y despueacutes de cocinar con cocina a lentildea el efecto de aumento en la eficiencia puede ser mucho mayor
bull Importante reduccioacuten de presioacuten sobre bosquesdeforestacioacuten Este punto es especialmente relevante Dado que la eficiencia caloacuterica del sistema puede duplicarse como se planteoacute en el punto anterior la demanda por lentildea puede reducirse a la mitad Ello implica una importante contribucioacuten a la disminucioacuten de la deforestacioacuten por consumo local de lentildea
Entre las desventajas de este tipo de sistemas puede mencionarse
bull Incertidumbre de aceptacioacuten de la tecnologiacutea Ante todo resulta vital conocer como eacutesta tecnologiacutea se adapta al modo de vida costumbres y conocimientos de las familias rurales de manera de saber si seraacute considerada una alternativa atractiva o no por eacutestas Al respecto el proyecto liderado por la Gobernacioacuten de Valdivia sup1⁹ seraacute clave para esclarecer esta incoacutegnita
bull Mayor complejidad de operacioacuten Naturalmente por tratarse de un sistema adicional a lo existente hoy en diacutea su operacioacuten implica nuevas actividades tales como recoleccioacuten de materia orgaacutenica y mantencioacuten baacutesica del equipo Asimismo la operacioacuten del biodigestor requiere cierto nivel de capacitacioacuten Lo anterior no debiese implicar demasiado tiempo ni alta complejidad
bull Mayor costo de inversioacuten Los biodigestores no son sistemas de bajo costo de inversioacuten por lo que en una primera etapa los costos del hogar se elevan en forma significativa lo que puede limitar a muchas familias respecto a su implementacioacuten y uso
bull Huella de carbono Paradoacutejicamente si bien un biodigestor que funciona correctamente permite reducir importantemente la huella de carbono de un hogar de no operarse correctamente o presentar fugas de gas (dado por ejemplo por malas terminaciones) puede implicar aumentar significativamente la huella de carbono de un hogar dado que el poder de efecto invernadero del metano contenido en el biogaacutes es 25 veces mayor que el del dioacutexido de carbono (CO2) que se emitiriacutea por simple combustioacuten
sup1⁹ Estudio ldquoAutoabastecimiento hiacutedrico y energeacutetico a partir de la cosecha de aguas lluvias y la produccioacuten de biogaacutes a traveacutes del tratamiento de residuos orgaacutenicos que se llevoacute a cabo en el aacuterea rural de las comunas de Mariquina (sector costero) Maacutefil y Los Lagos (sector cordillerano) de la provincia de Valdiviardquo
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Tabla 23 Ejemplo de autosuficiencia teacutermica familiar a traveacutes de la incorporacioacuten de un biodigestor domiciliario
Ndeg personas familia 4Demanda biogaacutes cocina Consumo quemador (msup3hr) 03Horas de uso quemadordiacutea sup2⁰ 22Eficiencia caloacuterica quemador biogaacutes 95Eficiencia de transmisioacuten de calor quemador biogaacutes 40Total biogaacutesfamilia (msup3antildeo) 241
Sustitucioacuten de gas licuado por biogaacutes Eficiencia caloacuterica quemador gas 95Eficiencia de transmisioacuten de calor quemador gas 40Equivalencia kg gas licuadomsup3 biogaacutes 043Equivalente gas licuado (kgantildeo) 104Equivalente $antildeo (kg gas licuado=$1100) 113946
Sustitucioacuten de lentildea para cocinar por biogaacutes Calor de lentildea (GJmsup3) sup2sup1 5Eficiencia caloacuterica estufa a lentildea 35Eficiencia de transmisioacuten de calor estufa a lentildea 20Eficiencia de uso estufa a lentildeasup2sup2 70Equivalente lentildea (msup3antildeo) 81
Oferta biogaacutes Residuos Familia Basura orgaacutenicapersonadiacutea (kg) 05Biogaacutes de basura orgaacutenicapersonadiacutea (msup3) 0075Kg de residuos humanos soacutelidospersonadiacutea 03Biogaacutes de residuos humanospersonadiacutea (msup3) 0028Total biogaacutes residuos (msup3familiaantildeo) 150 Biomasa fresca Pasto (ensilaje) Biomasa empastada promedio (ton MShaantildeo) 7Biomasa fresca (30 MS) (kgmsup2) 23Biogaacuteskg biomasa fresca (msup3) 018
sup2⁰ No incluye agua caliente bantildeosduchas (que pueden obtenerse de estufa a lentildea con serpentiacuten) sup2sup1 Lentildea con 20 humedad valor promedio de distintas especies usadas en la regioacuten (AIFBN 2008)sup2sup2 Corresponde al tiempo uacutetil cocinando Promedio invierno (90) ndash verano (50) Invierno es mayor pues el calor residual se utiliza en calefaccionar el hogar
A continuacioacuten se presenta la tabla 23 con informacioacuten referencial respecto del biogaacutes necesario para el abastecimiento de una familia promedio de 4 personas y su equivalencia de ahorro respecto de otros combustibles
Fuente Elaboracioacuten propia
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Msup2 de cultivos para autoabastecimiento Biomasa a usargas cocina Pasto Trigo (silo)Sin residuos domiciliarios 574 370Con residuos domiciliarios 216 139
De la tabla anterior puede concluirse que para autoabastecer de gas la cocina de una familia promedio se requieren soacutelo 574 msup2 de produccioacuten de pasto (en verde) en caso de no agregar los residuos orgaacutenicos de la casa En el otro extremo para lo mismo con recoleccioacuten de residuos orgaacutenicos (domeacutesticos o agriacutecolas) se requieren soacutelo 139 msup2 de trigo (en estado para ensilaje es decir en verde previo a madurez) o menos superficie si se tratase de maiacutez por ser este maacutes productivo Al contar con una cocina a biogaacutes no se requeririacutea cocinar en cocina a lentildea tradicional Con ello es posible sustituir la cocina a lentildea tradicional por una estufa de doble caacutemara (combustioacuten lenta) para la calefaccioacuten La eficiencia teacutermica de una cocina a lentildea tradicional es de aprox 35 y la estufa de doble caacutemara 60 [25] Si se considera que se ahorra la lentildea para cocinar y casi se dobla la eficiencia de combustioacuten para la calefaccioacuten con ello puede lograrse bajar a menos de la mitad la necesidad familiar de lentildea anual Para concretarse lo anterior es necesario desarrollar investigacioacuten respecto a la aplicabilidad de este concepto en el mundo rural considerando barreras teacutecnicas y culturales y evaluando los eventuales impactos que pudiesen generarse
Trigo (ensilaje)Biomasa promedio (ton MSha) (aprox 45 qqm) 104Biomasa fresca (35 MS) (kgmsup2) 30Biogaacuteskg biomasa fresca (msup3) 022
Fuente Elaboracioacuten propia
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Francisco Cerda
4 EVALUACIOacuteN ECONOacuteMICA Y SOCIAL DE SISTEMAS PREDIALES DE BIODIGESTIOacuteN
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41 Aspectos metodoloacutegicosEn este caso la evaluacioacuten econoacutemica se realiza mediante fl ujos proyectados efectuaacutendose una estimacioacuten de los ingresos y costos de produccioacuten Los ingresos de los SPB se estiman sobre la base de la generacioacuten de energiacutea proyectada en el horizonte de evaluacioacuten mientras que dentro de los costos involucrados se considera la inversioacuten inicial y los costos asociados a la mantencioacuten y produccioacuten del SPB
De los proyectos de produccioacuten de biogaacutes en base a residuos orgaacutenicos es posible que exista un amplio rango viable de costos existiendo tambieacuten la alternativa de desarrollar economiacuteas de escala en particular si la intencioacuten es la generacioacuten de electricidad a mediana y gran escala cosa que no es posible realizar en proyectos pequentildeos lo que puede presentar mayor difi cultad para rentabilizarlos
La construccioacuten de la evaluacioacuten privada de los SPB se abordaraacute en base a la formulacioacuten de un fl ujo considerando ingresos y costos calculados de acuerdo a precios de mercado La evaluacioacuten social que no se abordaraacute en eacuteste estudio considera el desarrollo de un fl ujo social que incorpora al anaacutelisis algunas externalidades benefi cios y costos de la situacioacuten sin proyecto y con proyecto en base a precios sociales (Cepal Ministerio del Desarrollo Social) En el siguiente diagrama se muestra la estructura utilizada para el anaacutelisis econoacutemico de los SPB
Por la naturaleza de un proyecto de biogaacutes es conveniente realizar un estudio de los benefi cios y costos asociados a su implementacioacuten y por tratarse de iniciativas que pueden ser fi nanciadas por empresas inversionistas o por instituciones del Estado resulta importante evaluarlas privada y socialmente
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ExternalidadesEfectos indirectos
ImpuestosSubsidios
Tipo de evaluacioacuten Valoracioacuten Componente Flujo Tipo de fl ujo
EvaluacioacutenSocial
EvaluacioacutenPrivada
(Empresa institucioacuten
persona)
Precios Sociales
Precios de
mercado(Privados)
CreacutedictosIntereses
Amortizaciones
Benefi ciosCostos
InversioacutenOperacioacuten
Flujo Social
Flujo Proyecto
Puro
Flujo Prestamista
IngresosCostos
InversioacutenOperacioacuten
Flujo Estado
Flujo Inversionista(Accionista o
duentildeo)
Figura 31 Esquema general de evaluacioacuten social y privada de un Sistema Predial de Biodigestioacuten (SPB)
Fuente Elaboracioacuten propia
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Tipos de beneficiosLos beneficios de un SPB son de diversa iacutendole existiendo tanto econoacutemicos como tambieacuten sociales La generacioacuten de biogaacutes permite usarlo de forma directa como elemento combustible utilizable en generacioacuten de calor e incluso en proyectos de mayor envergadura para generacioacuten de energiacutea eleacutectrica con el consiguiente ahorro al minimizar o dejar de utilizar la fuente energeacutetica convencional e incluso constituir una fuente de ingreso en siacute misma para proyectos de gran envergadura cuya finalidad es la produccioacuten de electricidad En teacuterminos generales los beneficios de un SPB se resumen en
bull Ingresos monetariosbull Ahorro de costos (liberacioacuten de recursos)bull Aumento de disponibilidad de energiacuteabull Otros - Revalorizacioacuten de bienes - Reduccioacuten de riesgos - Mejoramiento de la productividad - Impacto ambiental positivo - Mejoramiento de imagen - Entre otras externalidades positivas atribuibles a cada proyecto en particular
Para efectos de este estudio se ejemplificaraacute una evaluacioacuten privada para un SPB instalado en una lecheriacutea convencional que cuenta con una capacidad diaria de 70 vacas en ordentildea Se elabora ademaacutes un flujo independiente para los diferentes tipos de fuentes energeacuteticas que tenga el productor antes de la instalacioacuten del SPB es decir un flujo para lentildea gas licuado y energiacutea eleacutectrica Ademaacutes en este capitulo se abordan de manera descriptiva las externalidades positivas que pueden ser consideradas al momento de realizar la evaluacioacuten social de un proyecto de instalacioacuten de SPB
42 Valorizacioacuten de productos asociados a Sistemas Prediales de Biodigestioacuten (SPB)
El biogaacutes puede destinarse a produccioacuten de energiacutea eleacutectrica y teacutermica beneficios que son usados para la sustitucioacuten de otros combustibles En todos los casos la demanda puede estar asociada a consumos propios del productor de biogaacutes o bien de terceros 421 Ingresos en sustitucioacuten de energiacuteas (ahorro)
En un proyecto de biogaacutes es necesario valorizar la energiacutea que se produce la cual es utilizada en la sustitucioacuten de otros combustibles
Si la produccioacuten de energiacutea se destina al autoconsumo como es el caso de productores pequentildeos y medianos los ingresos corresponderaacuten a ahorros asociados a los menores retiros de energiacutea que se realicen del sistema eleacutectrico a la sustitucioacuten total o parcial del uso de lentildea o de gas licuado seguacuten sea el caso
En un proyecto de biogaacutes es
necesario valorizar la
energiacutea que se produce la cual es utilizada en la sustitucioacuten
de otros combustibles
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En este caso se contempla que la energiacutea generada seraacute principalmente del tipo teacutermica utilizada para la sustitucioacuten del gas licuado (GLP) lentildea yo electricidad La utilizacioacuten de esta energiacutea proveniente del biogaacutes constituye un ahorro para el proceso de lavado e higiene de implementos de las lecheriacuteas entre otros usos comunes
Estudio de casoPara una lecheriacutea de 70 vacas promedio en ordentildea diaria se consideran los siguientes datos
bull Se debe calentar aproximadamente 400 litros de agua al diacutea a 80degC bull Un SPB para esta capacidad (70 vacas) genera aproximadamente 59 msup3 de biogaacutes
por diacutea o su equivalente a 3 kilos de GLP diariosbull 1 msup3 de biogaacutes equivale a 5600 kcalbull 1 kg GLP equivale a 12000 kcalbull 1 kg lentildea equivale a 3500 kcal
De lo antes mencionado se desprende que para realizar esta tarea en el caso de utilizar lentildea anualmente se requieren 28 metros cuacutebicossup2sup3 La relacioacuten entre el consumo real de lentildea y el contenido energeacutetico (kcalkg lentildea) no es directa ya que mucha energiacutea se pierde en el proceso del encendido del fuego y la eficiencia termodinaacutemica dada por las caracteriacutesticas propias de cada caldera nunca es 100 En promedio 1msup3 de lentildea pesa 600 kg aproximadamente por lo que una lecheriacutea consumiriacutea anualmente alrededor de 16800 kg de lentildea o 46 kg diarios
Ademaacutes aun cuando la gran mayoriacutea de los agricultores poseen bosques propios 1msup3 de lentildea cuesta en el mercado en promedio (puesta en predio productor) aproximadamente $15000 (Diciembre 2015 - Febrero 2016) Se toma como referencia eacuteste dato para el caso de eacuteste estudio ya que una externalidad positiva asociada a la implementacioacuten de un SPB es tambieacuten disminuir la deforestacioacuten por lo cual el valor real de un metro cuacutebico de lentildea es superior que su precio de mercado
En promedio el gasto anual en energiacutea para este tipo de productor lechero en caso de adquirir los combustibles en forma externa seriacutea de
bull $15000 (metro lentildea) x 28 mts al antildeo = $420000 anual usando lentildeabull $950 ($kg GLP) x 1041 kg de GLP al antildeo = $988950 anual usando GLPbull $100 ($Kwh) x 11035 Kwh = $ 1103488 anual usando electricidad
En la siguiente tabla se presenta el detalle de la produccioacuten de biogaacutes y sus costos alternativos para los diferentes tramos de vacas en ordentildea analizados en el estudio Para efectos de la comparacioacuten entre combustibles se asume que la proporcioacuten de uso se mantiene constante independiente del tamantildeo del plantel sup2⁴
sup2sup3 Ricardo Hagedorn Paillaco comunicacioacuten personal
sup2⁴ Es de esperar que la relacioacuten de uso de combustibles no sea proporcional al tamantildeo sino que al aumentar el tamantildeo se tienda a disminuir el consumo de lentildea y a aumentar el consumo de energiacutea eleacutectrica
62
1 a 10 402 201 186 950 $17659821 5 $15000 $75000 1971 $100 $197051 6127 14114
11 a 25 803 402 372 950 $35319643 10 $15000 $150000 3941 $100 $394103 12254 28229
26 a 50 1606 803 744 950 $70639286 20 $15000 $300000 7882 $100 $788206 24507 56457
70 2248 1124 1041 950 $98895000 28 $15000 $420000 11035 $100 $1103488 34310 79040
51 a 100 3212 1606 1487 950 $141278571 40 $15000 $600000 15764 $100 $1576412 49014 112914
100 a 300 9636 4818 4461 950 $423835714 120 $15000 $1800000 47292 $100 $4729236 147043 338743
Tramos Ndeg Vacas
Produccioacuten Biogaacutes msup3
Anual
Produccioacuten Kilos de
GLP anual con SPB
Consumo kg anual de GLP sin proyecto
Precio Kilo GLP
Costo GLP Anual Sin Proyecto
Consumo Metros de Lentildea sin proyecto
En la cuarta columna de la tabla se muestra la determinacioacuten de la cantidad de GLP que se ocupa en el proceso de ordentildea en la situacioacuten sin proyecto En la tercera columna se presenta el equivalente a kilos de GLP que genera el proyecto (1msup3 de biogaacutes equivale a 050 kg GLP) siendo la diferencia entre ambos indicadores la que constituye el excedente generado en cada tramo analizado
Estas cifras corresponden a estudios y mediciones hechas en SPB ya en funcionamiento en la Regioacuten de los Lagos y por encontrarse en condiciones similares a la Regioacuten de Los Riacuteos se acercan con un buen nivel de confi anza a paraacutemetros reales para el caso de proyectos en concreto
422 Excedentes energeacuteticos
Para una lecheriacutea de 70 vacas un SPB produce aproximadamente 2248 msup3 de biogaacutes que equivalen a 1124 kg de GLP anuales por su parte el consumo de la lecheriacutea asciende a los 1041 kg de GLP anual generaacutendose un diferencial de 83 kg de GLP excedente que puede ser valorizado en $79040 por antildeo
La posibilidad de existencia y la cantidad de excedentes que genere un SPB va a depender principalmente del tipo de puriacuten directamente relacionado con la alimentacioacuten del ganado y del desarrollo de nuevas tecnologiacuteas que mejoren la efi ciencia energeacutetica Para el caso de los productores lecheros que utilicen solo energiacutea eleacutectrica en su sistema productivo el SPB reemplazaraacute el consumo de energiacutea que se requiere para el calentamiento de agua En este caso en particular un SPB no reemplaza en su totalidad el consumo eleacutectrico esto quiere decir que un SPB rebaja el gasto y no lo elimina totalmente El biogaacutes excedente se puede asumir de igual forma como un ahorro puesto que se almacena en el gasoacutemetro y se utilizaraacute en alguacuten momento sea por contingencia (ocurra alguacuten problema que haga que el SPB deje de producir biogaacutes unos diacuteas) o por su uso directo al incorporar otro artefacto
423 Costos asociados al proyecto
Los costos asociados a un SPB son baacutesicamente de dos tipos inversioacuten inicial y mantencioacuten dependiendo del tamantildeo del SPB los requerimientos de equipos
La cantidad de excedentes que genere un SPB va a depender
principalmente del tipo de puriacuten
Tabla 24 Costo energeacutetico sin proyecto y benefi cios de produccioacuten energeacutetica
Fuente Elaboracioacuten propia
63
1 a 10 402 201 186 950 $17659821 5 $15000 $75000 1971 $100 $197051 6127 14114
11 a 25 803 402 372 950 $35319643 10 $15000 $150000 3941 $100 $394103 12254 28229
26 a 50 1606 803 744 950 $70639286 20 $15000 $300000 7882 $100 $788206 24507 56457
70 2248 1124 1041 950 $98895000 28 $15000 $420000 11035 $100 $1103488 34310 79040
51 a 100 3212 1606 1487 950 $141278571 40 $15000 $600000 15764 $100 $1576412 49014 112914
100 a 300 9636 4818 4461 950 $423835714 120 $15000 $1800000 47292 $100 $4729236 147043 338743
Precio msup3 de lentildea
Costo Lentildea
Anual Sin Proyecto
Consumo Kw
anual sin proyecto
Precio Kw
Costo anual Killowatts
sin proyecto
Produccioacuten Kilowatts con SPB
Excedentes Energeacuteticos Anual (GLP)
materiales y maquinarias seraacuten proporcionales La construccioacuten puede ser realizada localmente por lo tanto la mano de obra no es en su totalidad de tipo califi cada 424 Inversioacuten
Consiste en todos los costos de diagnoacutestico disentildeo ingenieriacutea fabricacioacuten e instalacioacuten de los SPB y su puesta en marcha Los costos de inversioacuten inicial incluyen diversos iacutetems como los materiales utilizados para la fabricacioacuten completa del SPB desde el proceso de movimiento de tierra con maquinaria pesada la instalacioacuten de la membrana impermeable el disentildeo e ingenieriacutea calculista instalacioacuten de tuberiacuteas compra e instalacioacuten de equipos (motores yo generadores calderas etc) y la mano de obra necesaria para el proceso Los costos para cada tramo de nuacutemero de vacas en ordentildea en estudio seraacuten presentados en la tabla 25
Para simplifi car el anaacutelisis se utilizoacute soacutelo un biodigestor de estructura fl exible pues es la tecnologiacutea que mejor se encuadra en este rango de tamantildeos no obstante es esperable que a medida que variacutee el nuacutemero de vacas pueda aumentarse tambieacuten el grado de tecnifi cacioacuten lo que implicariacutea variaciones no proporcionales en los costos
Tramos Ndeg Vacas Inversioacuten Inicial 1 a 10 2500000
11 a 25 6500000
26 a 50 12300000
51 a 100 15000000
101 a 300 60000000
Tabla 25 Costos de inversioacuten privada
Fuente Elaboracioacuten propia
64Tramos Ndeg Vacas Costo Mantencioacuten Anual ($) 1 a 10 50000
11 a 25 80000
26 a 50 150000
51 a 100 200000
101 a 300 1000000
Tabla 26 Costos de mantencioacuten privada
Para el caso de la lecheriacutea de 70 vacas la inversioacuten inicial privada bruta (iva incluido) es de $15000000 Por su parte si se desglosa eacuteste iacutetem del total de la inversioacuten inicial del SPB el costo neto de los materiales es de aproximadamente un 80 ($10084034) y lo restante corresponde a mano de obra A modo de simplificar el anaacutelisis se usaron cifras estimadas
Visto de otro modo
$15000000 de inversioacuten inicial privada bruta iva incluido$(15000000 x 08)119=$10084034 Inversioacuten neta en materiales$(15000000 x 02)=$3000000 Costo en mano de obra$15000000-$3000000=$12000000 Costo bruto en materiales
425 Costos de operacioacuten y mantencioacuten
Se refieren a los costos de funcionamiento a lo largo de la vida uacutetil del SPB y corresponden al valor de las acciones de revisioacuten diaria por parte del personal a cargo los costos asociados a la reparacioacuten de instalaciones repintado anticorrosivos reparaciones de membranas anclajes pernos yo cualquier artefacto fiacutesico que sea parte del SPB
La mantencioacuten de este tipo de SPB requiere en promedio 15 minutos diarios de dedicacioacuten por parte del operario lo que respecta al personal que mantiene la sala de ordentildea y la limpieza de los patios no se considera pues esta labor se debe realizar con o sin SPB El operario debe realizar una inspeccioacuten visual cada diacutea de la instalacioacuten para prevenir que se atasque alguna tuberiacutea de entrada o salida que no existan fugas de biogaacutes o de biol Una labor demandante de tiempo pero que se realiza de 2 a 4 veces por antildeo es la limpieza de los decantadores que es una operacioacuten que se debe realizar con pala a mano o mecaacutenica y para efectos de caacutelculo la valorizacioacuten se realiza en horas hombre
426 Evaluacioacuten y sensibilizacioacuten privada de la inversioacuten
Para realizar la evaluacioacuten privada y sensibilizacioacuten del anaacutelisis de la lecheriacutea estudiada en el caso se consideran los siguientes supuestos
Dependiendo del combustible
utilizado actualmente se
determina el monto de inversioacuten inicial
por efecto del ahorro econoacutemico
generado por la sustitucioacuten de la
fuente de energiacuteaFuente Elaboracioacuten propia
65
bull Inversioacuten Total de construccioacuten de un SPB $15000000bull Precio de Kcal de lentildea= $0007bull Precio kg GLP $950bull Precio Kwh $100bull Precio metro lentildea $15000bull Tasa de descuento utilizada 10 12 15bull No se considera creacutedito por parte del privado (no opera la incorporacioacuten de la
cuenta intereses financieros)bull Amortizacioacuten realizada a 10 antildeosbull Horizonte de evaluacioacuten 20 antildeosbull Se evaluacutea con ahorro de alternativas de utilizacioacuten de lentildea y GLPbull El costo de materiales corresponde aproximadamente a un 80 de la inversioacuten
inicialbull El costo de mano de obra corresponde aproximadamente a un 20 de la inversioacuten
inicialbull Se asume un incremento del 3 anual para los costos de mantencioacutenbull No se aplica ahorro de impuestos por fundamentos contables que rigen en la
legislacioacuten tributaria vigente
Al efectuar la evaluacioacuten de la inversioacuten utilizando los supuestos indicados se puede sentildealar que la implementacioacuten de un SPB evaluado en un horizonte de 20 antildeos genera baja rentabilidad (del orden del 46) y una recuperacioacuten de Capital lenta (142 antildeos) lo que hace poco interesante la inversioacuten (ver Anexo 78)
Sin embargo considerando la generacioacuten de externalidades positivas las que se abordaraacuten con maacutes detalle en el capiacutetulo siguiente se ha considerado pertinente analizar escenarios que contemplen subsidio puacuteblico los que ademaacutes de rentabilizar
66
70 Vacas Antildeo 0 Antildeo 1 Antildeo 2 Antildeo 3 Antildeo 4 Antildeo 5 Antildeo 20Ingresos Ahorro lentildea $420000 $432600 $445578 $458945 $472714 $736473Excedentes $79040 $81411 $83854 $86369 $88960 $138597Beneficios Totales $499040 $514011 $529432 $545314 $561674 $875070 Costos Costo mantencioacuten -$200000 -$206000 -$212180 -$218545 -$225102 -$350701Valor residual $0 $0 $0 $0 $0 $1500000Inversioacuten inicial -$15000000 Subsdio $12692000 Aporte privado (a) -$2308000 Costos Totales -$200000 -$206000 -$212180 -$218545 -$225102 $1149299Flujo Neto -$2308000 $299040 $308011 $317252 $326769 $336572 $2024368Flujo Neto Acumulado $0 $299040 $607051 $924303 $1251072 $1587644 $9535317
Sensibilizacioacuten VANVAN 10 $1040075
VAN 12 $548052
VAN 15 $648
TIR 1500
Para el caso de la lentildea por ser un combustible de menor valor de mercado el aporte de capital maacuteximo efectuado por el inversionista para conseguir una rentabilidad del 15 es de $2308000 y el subsidio puacuteblico debe ser del orden del 85 de la Inversioacuten inicial con lo que se genera una recuperacioacuten del capital privado a los 69 antildeos
En la Tabla siguiente se realiza el ejercicio considerando la evaluacioacuten para la misma lecheriacutea del caso pero asumiendo que se utiliza como combustible a sustituir GLP
Tabla 27 Determinacioacuten del aporte privado y subsidio puacuteblico considerando sustitucioacuten de lentildea (TIR 15)
En el caso del GLP por
tratarse de un combustible
de mayor valor comercial que la
lentildea la sustitucioacuten posee un impacto
mayor en la disminucioacuten de los
costos
socialmente la inversioacuten desde el punto de vista del inversionista privado al disminuir su aporte a la inversioacuten inicial permite incrementar la rentabilidad de su capital y disminuir el periacuteodo de recuperacioacuten del mismo
En virtud de lo anterior y utilizando los mismos paraacutemetros de la evaluacioacuten realizada a continuacioacuten se presentan tres ejercicios de anaacutelisis de la rentabilidad del capital aportado por el inversionista para lo cual se incorporan diferentes niveles de subsidio puacuteblico de manera de hacer maacutes atractiva la inversioacuten privada tanto para casos de sustitucioacuten de lentildea como de GLP por ser combustibles representativos del consumo energeacutetico del segmento de productores analizados
(a) Corresponde al monto de inversioacuten al que el VAN se hace cero o se acerca a este valor
Fuente Elaboracioacuten propia(Ver anexo 78)
67
70 Vacas Antildeo 0 Antildeo 1 Antildeo 2 Antildeo 3 Antildeo 4 Antildeo 5 Antildeo 20Ingresos Ahorro GLP $98895000 $1018619 $1049177 $1080652 $1113072 $1734130Excedentes $79040 $81411 $83854 $86369 $88960 $138597Beneficios Totales $1067990 $1100030 $1133031 $1167022 $1202032 $1872727 Costos Costo mantencioacuten -$200000 -$206000 -$212180 -$218545 -$225102 -$350701Valor residual $0 $0 $0 $0 $0 $1500000Inversioacuten inicial -$15000000 Subsidio $8475000 Aporte privado (a) -$6525000 Costos Totales -$200000 -$206000 -$212180 -$218545 -$225102 $1149299Flujo Neto -$6525000 $867990 $894030 $920851 $948476 $976930 $3022026Flujo Neto Acumulado $0 $867990 $1762020 $2682870 $3631346 $4608277 $24823216
Sensibilizacioacuten VAN VAN 10 $2768871
VAN 12 $1469089
VAN 15 $1683
TIR 1500
Tabla 28 Determinacioacuten del aporte privado y subsidio puacuteblico considerando sustitucioacuten de GLP (TIR 15)
En el caso del GLP por tratarse de un combustible de mayor valor comercial que la lentildea la sustitucioacuten posee un impacto mayor en la disminucioacuten de los costos Esto permite efectuar un aporte de capital maacutes elevado y exigir al proyecto una rentabilidad al capital del 15 lo que para este caso en particular equivale a un aporte privado maacuteximo de $ 6525000 consiguiendo la recuperacioacuten del capital invertido en un periacuteodo de 69 antildeos Para tal efecto se requiere un subsidio puacuteblico miacutenimo del orden del 57 de la inversioacuten Inicial montos inferiores de subsidio generariacutean una rentabilidad del capital inferior al 15 exigido en este ejercicio
(a) Corresponde al monto de inversioacuten al que el VAN se hace cero o se acerca a este valor
Fuente Elaboracioacuten propia(Ver anexo 78)
En el siguiente ejercicio este mismo caso se sensibiliza considerando que existe un de subsidio menor al indicado previamente mostraacutendose la dependencia de este tipo de proyectos a los subsidios puacuteblicos para los SPB considerados en este estudio
68
Tabla 29 Determinacioacuten del aporte privado y subsidio puacuteblico considerando sustitucioacuten de GLP (TIR 10)
70 Vacas Antildeo 0 Antildeo 1 Antildeo 2 Antildeo 3 Antildeo 4 Antildeo 5 Antildeo 20Ingresos Ahorro GLP $98895000 $1018619 $1049177 $1080652 $1113072 $1734130Excedentes $79040 $81411 $83854 $86369 $88960 $138597Beneficios Totales $1067990 $1100030 $1133031 $1167022 $1202032 $1872727 Costos Costo mantencioacuten -$200000 -$206000 -$212180 -$218545 -$225102 -$350701Valor residual $0 $0 $0 $0 $0 $1500000Inversioacuten inicial -$15000000 Subsidio $5708000 Aporte privado (a) -$9292000 Costos Totales -$200000 -$206000 -$212180 -$218545 -$225102 $1149299Flujo Neto -$9292000 $867990 $894030 $920851 $948476 $976930 $3022026Flujo Neto Acumulado $0 $867990 $1762020 $2682870 $3631346 $4608277 $24823216
Sensibilizacioacuten VANVAN 10 $1871
VAN 12 -$1297911
VAN 15 -$2765317
TIR 1000
Al aplicar subsidios menores ademaacutes de incrementarse el aporte de capital privado la rentabilidad sobre el mismo disminuye Asiacute con niveles de subsidio a la inversioacuten inicial del orden del 38 para obtener una rentabilidad del 10 el aporte de capital debe ser de $9292000 extendieacutendose ademaacutes el periodo de recuperacioacuten hasta los 93 antildeos
Por uacuteltimo es necesario sentildealar que la sensibilizacioacuten realizada se acotoacute al tipo de caso sin embargo de acuerdo a experiencias instaladas en la zona sur de Chile este tipo de inversiones se rentabilizan mejor para los tramos de mayor cantidad de vacas donde existe una mayor generacioacuten de excedentes y se posibilita ademaacutes de la sustitucioacuten de energiacutea caloacuterica la generacioacuten de energiacutea eleacutectrica para autoabastecimiento
(a) Corresponde al monto de inversioacuten al que el VAN se hace cero o se acerca a este valor
Fuente Elaboracioacuten propia(Ver anexo 78)
Este tipo de inversiones se
rentabilizan mejor para los tramos de
mayor cantidad de vacas donde
existe una mayor generacioacuten de
excedentes y se posibilita ademaacutes
de la sustitucioacuten de energiacutea caloacuterica
la generacioacuten de energiacutea
eleacutectrica para autoabastecimiento
69
43 Externalidades y consideraciones para la evaluacioacuten social de un SPB
Para efectos de realizar el estudio de valorizacioacuten social o evaluacioacuten social de un proyecto de construccioacuten de un SPB es importante tener en cuenta que existen dos escenarios la situacioacuten sin proyecto y la situacioacuten con proyecto y la metodologiacutea seleccionada para su evaluacioacuten dependeraacute de quien efectuacutee la inversioacuten Si el financiamiento es privado se utilizaraacute la metodologiacutea de Costo-beneficio ahora si el financiamiento es de tipo puacuteblico seriacutea aconsejable realizarlo mediante la metodologiacutea de Costo-eficiencia El estudio social de eacuteste tipo de proyectos requiere de un anaacutelisis acabado distinto de la naturaleza de esta publicacioacuten razoacuten por la cual en este texto se considera de forma descriptiva una serie de externalidades positivas que la instalacioacuten de un SPB genera entre ellas
bull Disminucioacuten de oloresbull Disminucioacuten de vectores (insectos roedores etc)bull Disminucioacuten de la deforestacioacutenbull Menor emisioacuten de gas metano y disminucioacuten del efecto invernaderobull Control de malezasbull Estabilizacioacuten e higienizacioacuten de purines
Toda implementacioacuten de un SPB ademaacutes de generar ahorros energeacuteticos aporta beneficios que se desprenden de la naturaleza misma del proyecto y sus cualidades especiacuteficas bioloacutegicas
431 Disminucioacuten de olores y vectores
La disposicioacuten de los purines en los predios sin tratamiento genera olores que pueden durar varios diacuteas Esto eventualmente dependiendo de la cercaniacutea con poblados y otros predios puede generar problemas de convivencia con la comunidad los cuales podriacutean estar en desacuerdo con las emisiones de malos olores
Esto se debe principalmente a que se trata de materia orgaacutenica putrescible que genera compuestos derivados de la carga de microorganismos patoacutegenos presentes en los purines sin procesar
En base a la experiencia en los SPB que operan actualmente se ha determinado que la disposicioacuten en los campos de los purines tratados disminuyen significativamente los olores en comparacioacuten con purines frescos
432 Sustitucioacuten de lentildea menos deforestacioacuten
Debido a la generacioacuten de energiacutea de un SPB se puede sustituir diversas fuentes energeacuteticas y entre estas la lentildea constituye una fuente de energiacutea usada extensivamente por los pequentildeos agricultores quienes normalmente hacen fuego en calderas que a su vez calientan el agua con la cual realizan las labores de higiene de las herramientas y equipos de ordentildea La equivalencia energeacutetica seriacutea la siguiente
70
Un productor de 70 vacas consume unos 28 msup3 anuales La productividad sustentable de biomasa forestal (nativo) utilizada fue de 145 msup3 por hectaacuterea [28] Por lo tanto ahorrar 28 msup3 equivale a 187 ha de bosque no desforestado El ahorro de no cortar 187 ha equivale a poder vender en el mercado la lentildea ($15000 x 28=$420000) o bien no hacer uso del bosque y conservarlo
433 Menor emisioacuten de gas metano disminucioacuten del efecto invernadero
El uso de SPBs genera que el gas metano contenido en los purines sea procesado dentro de un espacio sellado para su posterior combustioacuten Se disminuyen los gases nocivos al reducir directamente la combustioacuten de lentildea y carboacuten para cocinar calentar agua calefaccionar o iluminar La combustioacuten del biogaacutes contribuye a la mitigacioacuten del calentamiento global ya que el principal constituyente del biogaacutes es el metano el cual su efecto invernadero es 21 veces maacutes contaminante que el dioacutexido de carbono CO2 Su combustioacuten es altamente recomendable pues la transformacioacuten de metano a CO2 en la combustioacuten baja en 21 veces el efecto invernadero por aacutetomo de carbono involucrado 434 Control de malezas
Los purines contienen semillas que no fueron desintegradas en el estoacutemago de los bovinos por lo cual si son dispuestos en las praderas sin procesar en un SPB estas semillas normalmente germinan y distribuyen nuevamente la maleza en el suelo haciendo maacutes difiacutecil el control por parte de los agricultores La presencia de maleza reduce la cantidad de especies nobles en las praderas destinadas a la alimentacioacuten animal disminuyendo su calidad nutritiva Con un SPB estas semillas son decantadas o descompuestas y se reduce casi totalmente su potencial de germinacioacuten final
435 Estabilizacioacuten e higienizacioacuten de purines
El principal peligro de disponer los purines frescos en un terreno agriacutecola son los agentes patoacutegenos que contiene la mezcla Sin embargo el proceso bioloacutegico de un SPB reduce significativamente la carga microbiana y de bacterias dependiendo de la temperatura y tiempo de retencioacuten Esto evita que los mismos animales se enfermen por consumir pasto o agua contaminada
436 Cumplimiento de normas medioambientales
Ante cualquier tipo de fiscalizacioacuten por parte de las autoridades sanitarias correspondientes La utilizacioacuten de un SPB fomenta indiscutiblemente el cumplimiento de las normas medioambientales
Contenido energeacutetico del biogaacutes 55Kwhmsup3 Equivalencia a GLP 1Kwh = 78gr Equivalencia en Petroacuteleo 1Kwh = 01 L Equivalencia en lentildea 1Kwh = 850 Kcal (dependiendo del tipo de bosque y humedad)
Tabla de equivalencia energeacutetica
71
En caso de estar bajo incumplimiento de la norma medioambiental de disposicioacuten de RILES y ser fiscalizado el predio por la autoridad competente las multas pueden llegar hasta los $50000000 (cincuenta millones de pesos)
437 Criterios de evaluacioacuten social
En la evaluacioacuten social de proyectos se identifican tres meacutetodos costo-beneficio costo-eficiencia y costo-efectividad La teacutecnica utilizada dependeraacute del tipo de proyecto y de queacute tan factible sea cuantificar los beneficios Para el anaacutelisis costo-beneficio el principal indicador utilizado es el valor actual neto social que no es otra cosa que el flujo de beneficios y costos sociales traiacutedos a valor presente descontados por la tasa social de descuento donde para la determinacioacuten de beneficios y costos sociales se utilizan los denominados ldquoprecios socialesrdquo La aplicacioacuten de este meacutetodo presupone que es posible identificar y cuantificar todos los beneficios relevantes asociados al proyecto lo que obviamente no es trivial
Es precisamente cuando esto no ocurre que se privilegian otras teacutecnicas aunque estas metodologiacuteas alternativas tambieacuten pueden ser aplicadas en contextos en que simplemente se opta por no medir los beneficios en el entendido que eacutestos de todos modos superaraacuten los costos Una posibilidad es el meacutetodo de costo-eficiencia donde el eacutenfasis se pone en medir adecuadamente el costo de proyectos alternativos con beneficios similares lamentablemente no es frecuente contar con otros proyectos estrictamente comparables lo que limita su aplicacioacuten adecuada y la metodologiacutea de Costo-Efectividad que actualmente no es utilizada en el Sistema Nacional de Inversiones (Agostini y Razmilic 2015)
72
73
Eliana Sotomayor
5 NORMATIVA APLICABLE A PROYECTOS DE GENERACIOacuteN DE BIOGAacuteS
74
El Sistema de Evaluacioacuten de
Impacto Ambiental (SEIA) es un
instrumento de gestioacuten ambiental
de caraacutecter preventivo
En Chile diversos oacuterganos de la Administracioacuten del Estado tienen competencias ambientales que dan lugar a permisos o pronunciamientos que deben ser obtenidos antes de emprender un proyecto de inversioacuten o modificar uno que esteacute en operacioacuten Desde marzo de 1994 existe en el paiacutes la Ley Ndeg 19300 sobre Bases Generales del Medio Ambiente que plantea entre otras cosas un Sistema de Evaluacioacuten de Impacto Ambiental (SEIA) el cual considera una serie de instrumentos de evaluacioacuten de caraacutecter preventivo respecto a las obras que se desarrollan en el territorio y el impacto que estas generan sobre el mismo De estos instrumentos posiblemente los maacutes importantes son el Estudio de Impacto Ambiental (EIA) y la Declaracioacuten de Impacto Ambiental (DIA) cuyas condiciones para el desarrollo de cada uno se sentildealan en el Articulo 10 y 11 de la ley respectivamente [38]
Sin embargo a pesar de toda la normativa vigente existe cierto desconocimiento respecto a si un proyecto o actividad debe someterse o no a dicho Sistema es por ello que se debe realizar previamente una Consulta de Pertinencia La pertinencia es la respuesta del oacutergano administrativo que aclara y determina cuaacutel es el procedimietnto legal para un proyecto Hay dos preguntas claves en materia ambiental La primera si el proyecto debe o no someterse al SEIA La segunda en caso que el proyecto deba ingresar al SEIA si debe hacerlo a traveacutes de una Declaracioacuten o de un Estudio de Impacto Ambiental [39]
Para el caso de sistemas agriacutecolas de menor tamantildeo cuya referencia se hace en este estudio la construccioacuten y funcionamiento de Sistemas Prediales de Biodigestioacuten presentan impactos menores a los que hace referencia el SEIA y generalmente se encuentran asociados a actividades ya existentes de manejo de residuos por lo cual no deben ingresar al SEIA y soacutelo requieran tramitar sus Permisos Ambientales Sectoriales (PAS) a traveacutes de los organismos vinculados a cada permiso
La magnitud de los potenciales impactos que pueda producir una planta de biogaacutes dependeraacute del tipo de sustratos utilizados (tipo de biomasa y su manejo) del tamantildeo de la planta (flujo de sustrato y digestato y cantidades almacenadas) y su cercaniacutea a centros poblados reservas de agua aacutereas protegidas o bienes ambientales en general[5] Es por ello que la normativa de caraacutecter ambiental y los PAS aplicables a un proyecto o actividad especiacutefico deben determinarse caso a caso siendo responsabilidad de cada titular evaluar su aplicacioacuten de acuerdo a las caracteriacutesticas y localizacioacuten del proyecto Para ello se hace fundamental realizar previamente la Consulta de Pertinencia
Sin perjuicio de lo anterior a continuacioacuten se sentildealan los PAS y las normativas ambientales que podriacutean aplicar para proyectos de generacioacuten produccioacuten y distribucioacuten de biogaacutes sentildealados en este estudio
De acuerdo al Nuevo Reglamento SEIA Decreto 402013 Titulo VII De los permisos y pronunciamientos ambientales sectoriales Permisos Ambientales Mixtos se deben considerar pertinentes los siguientes artiacuteculos[40]
- PAS 138 Aguas Servidas (ex PAS 91) Para la construccioacuten reparacioacuten modificacioacuten y ampliacioacuten de cualquier obra puacuteblica o particular destinada a la evacuacioacuten tratamiento o disposicioacuten final de desaguumles aguas servidas de cualquier naturaleza (artiacuteculo 138 RSEIA)
75
- PAS 139 RILEs (ex PAS 90) Para la construccioacuten reparacioacuten modificacioacuten y ampliacioacuten de cualquier obra puacuteblica o particular destinada a la evacuacioacuten tratamiento o disposicioacuten final de residuos industriales o mineros (artiacuteculo 139 RSEIA)
- PAS 140 Residuos (ex PAS 93) Para la construccioacuten reparacioacuten modificacioacuten y ampliacioacuten de cualquier planta de tratamiento de basuras y desperdicios de cualquier clase o para la instalacioacuten de todo lugar destinado a la acumulacioacuten seleccioacuten industrializacioacuten comercio o disposicioacuten final de basuras y desperdicios de cualquier clase (artiacuteculo 140 RSEIA)
En cuanto a las normativas ambientales pertinentes a proyectos de generacioacuten de biogaacutes en este estudio se consideran las siguientes
- Norma Chilena sobre Plantas de Digestioacuten Anaeroacutebica - Disentildeo y Operacioacuten (PRNCh3381) a mayo del 2016 se encuentra en proceso de estudio por parte del comiteacute teacutecnico Esta norma establece una clasificacioacuten para las plantas de digestioacuten anaeroacutebica de acuerdo a
- Tipo de materia prima [5] Materias primas de residuos de animales que requieren proceso de higienizacioacuten Materias primas provenientes de residuos vegetales que no requieren proceso de higienizacioacuten
- Tipo de fermentacioacuten empleada
Fermentacioacuten seca los procesos de fermentacioacuten seca generan biogaacutes y el digestato que puede ser aplicado como mejorador de suelos
Fermentacioacuten liacutequida Los procesos de fermentacioacuten liacutequida generan junto con el biogaacutes un efluente que se debe descargar al alcantarillado o a aguas superficiales Ademaacutes determina el tamantildeo de la planta Pequentildeas plantas de digestioacuten anaeroacutebica con una potencia instalada menor o igual a 60kw Plantas medianas de digestioacuten anaeroacutebica con una potencia instalada mayor a 60kw y menor o igual a 300kw Grandes plantas de digestioacuten anaeroacutebica con una capacidad instalada mayor a 300kw
- Norma Teacutecnica de Calidad del Digestato (NCh33752015) La norma sobre disentildeo y operacioacuten de plantas de digestioacuten anaeroacutebica establece que es indispensable para su aplicacioacuten el reconocimiento de esta norma Su vigencia se inicia el 27082015 y tiene por objetivo establecer los requisitos de calidad de los productos obtenidos a partir del proceso de digestioacuten anaeroacutebica (digestato) para su aplicacioacuten en suelos y el tipo de sustrato que puede ser sometido a eacuteste proceso
En cuanto a la seguridad de instalaciones de biogaacutes actualmente no existe una normativa oficial en Chile hasta la fecha soacutelo se ha presentado un documento a consulta puacuteblica para la aprobacioacuten del reglamento Este reglamento espera ser promulgado el 2017 y establece los requisitos miacutenimos de seguridad que deberaacuten cumplir las instalaciones de biogaacutes cuya produccioacuten es con fines energeacuteticos en las etapas de disentildeo construccioacuten operacioacuten mantenimiento reparacioacuten modificacioacuten
Norma Teacutecnica de Calidad
del Digestato (NCh33752015)
La norma sobre disentildeo y operacioacuten de plantas
de digestioacuten anaeroacutebica
establece que es indispensable
para su aplicacioacuten el
reconocimiento de eacutesta
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inspeccioacuten y teacutermino definitivo de operaciones En este documento auacuten en traacutemite de aprobacioacuten se expresa la distancia miacutenima que debe existir entre las edificaciones y equipos Determina tambieacuten los paraacutemetros de seguridad de acuerdo al tamantildeo de las instalaciones el cual se encuentra definido en la normativa respectiva (PRNCh3381) Ademaacutes establece que en el disentildeo y construccioacuten se debe tener en cuenta el uso de materiales adecuados para el manejo del biogaacutes la proteccioacuten de tuberiacuteas la limpieza del gas y la hermeticidad del proceso entre otros [31]
Finalmente se describen los procedimientos para determinar la composicioacuten del gas donde el porcentaje miacutenimo vv de metano es de 50 Ademaacutes se indica que se debe mantener registro de las composiciones y documentacioacuten de respaldo Tambieacuten el reporte de accidentes e incidentes que se debe realizar en a lo menos 24 hr donde se solicita un informe con un plazo de 30 diacuteas para instalaciones medianas y grandes [30]
Cabe destacar que estas medidas de seguridad estaacuten en proceso de modificacioacuten por lo que es indispensable determinar la normativa actualizada por cumplir en el momento que se realice el proyecto de biogaacutes ademaacutes de tener en cuenta que en Chile se estaacute en proceso de desarrollo de la normativa En la tabla 30 a continuacioacuten se revisan algunas de las especificaciones legales que actualmente son aplicables a proyectos de biogaacutes [31]
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Tabla 30 Especificaciones legales que actualmente son aplicables a proyectos de biogaacutes
Etapa de produccioacuten
Produccioacuten
Almacenamiento
Tratamiento depuracioacuten
Transporte-distribucioacuten
Uso en instalaciones fijas
Existente aplicableLey 18410 (Gasobtencioacuten y produccioacuten distribucioacuten de energiacutea eleacutectrica) DFL 3231931 (Ley de servicios de Gas) Art 41 Art 48 1357 y 8 Art 53 sanciones Art55 (medidas cautelares de seguridad) DSS 59499 (condiciones sanitarias y ambientales de trabajo)
Ley 18410 (Gasobtencioacuten y produccioacuten distribucioacuten de energiacutea eleacutectrica) DSE 672004 (Reglamento de servicio de gas de red) DSS-59499 (condiciones sanitarias y ambientales de trabajo)
DSS 59499 (condiciones sanitarias y ambientales de trabajo)
DSE-2802009 (Reglamento de seguridad para el transporte y distribucioacuten de gas de red) DSE 672004 (Reglamento de servicio de gas de red) DSS 59499 (Condiciones sanitarias y ambientales de trabajo)
DSE-19195 (Reglamento de instaladores de gas) DSE-29805 (reglamento para la certificacioacuten de productos eleacutectricos y combustibles) OC-643302 DSS 59499 (Condiciones sanitarias y ambientales de trabajo)
DST-21191 (Normas sobre emisiones de vehiacuteculos motorizados Livianos) DST 5494 (Normas de emisioacuten aplicables a vehiacuteculos motorizados medianos) NCh 3213 Of 2010 (biometano ndash especificaciones) DSS 59499 (condiciones sanitarias y ambientales de trabajo)
Normativa auacuten sin referenciar al biogaacutesDFL 32331 Art 10 (ubicacioacuten plantas y gasoacutemetros)
DFL 32331 Art 10 (ubicacioacuten plantas y gasoacutemetros)
NCh2264Of2009 (Gas natural - especificaciones) NCh 3213Of2010 (biometano ndash especificaciones)
DSE-662007 (Reglamento de instalaciones interiores y medidores de gas) RE 207609 (Protocolos para la certificacioacuten inspeccioacuten perioacutedica y verificacioacuten de la conversioacuten de instalaciones interiores de gas) RE-125009 (Procedimiento para la autorizacioacuten y control de entidades de certificacioacuten de instalaciones interiores de Gas)RE-36808 (Declaracioacuten de instalacioacuten de centrales teacutermicas)
DST-5588 (Normas de emisioacuten aplicables a vehiacuteculos motorizados pesados) DST-21191(Normas sobre emisiones de Vehiacuteculos motorizados livianos) RE-6500 (Certificacioacuten de vehiacuteculos a gas Subsecretariacutea de Transporte)
Uso en vehiacuteculos motorizados
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79
6 CONCLUSIONES GENERALES
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Del presente estudio exploratorio se desprende que el potencial para generar biogaacutes con residuos orgaacutenicos del sector agropecuario en la Regioacuten de los Riacuteos es auspicioso y representa una oportunidad para aportar y al mismo tiempo diversificar la matriz energeacutetica de la regioacuten asiacute como para contribuir en la gestioacuten de residuos del sector avanzando en las metas regionales de sustentabilidad
La produccioacuten de biogaacutes constituye para la regioacuten una alternativa teacutecnica y socialmente valiosa como solucioacuten a la dependencia en el uso de combustibles foacutesiles y del recurso bosque nativo para la obtencioacuten de lentildea Existen hoy en diacutea proyectos exitosos en desarrollo y alternativas tecnoloacutegicas que funcionan dentro de las condiciones ambientales de la Regioacuten adaptaacutendose a los requerimientos y capacidad de los distintos recursos disponibles e instalaciones agropecuarias existentes
De acuerdo a las estimaciones realizadas en el presente estudio la digestioacuten anaeroacutebica de residuos de la agroindustria de la regioacuten presenta un potencial de produccioacuten de biogaacutes cercano a los 403 millones de msup3antildeo equivalentes a 242000 GWh de energiacutea bruta
Los principales sustratos corresponden a 53 la industria del queso (suero) 23 a lecheriacuteas (purines) y 18 a ferias ganaderas (estieacutercol-puriacuten)
En teacuterminos de la sustitucioacuten de energiacutea caloacuterica en base a lentildea la generacioacuten de calor potencial equivale al calor entregado por 104500 msup3 de lentildea (usando eficiencia de estufa de doble caacutemara) o bien a 18000 toneladas de gas licuado Esto es significativo dado que equivale al 6 del consumo actual de lentildea en la Regioacuten de Los Riacuteos
Respecto a la generacioacuten de energiacutea eleacutectrica y considerando el total teoacuterico regional correspondiente al 100 del biogaacutes utilizado en sistemas de cogeneracioacuten el potencial eleacutectrico maacuteximo corresponderiacutea a 80600 MWh o el equivalente a una potencia constante de 92 MW lo que equivale al 146 del consumo regional Esta cogeneracioacuten entregariacutea 96700 GWh como calor residual aprovechable
Conclusiones
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En relacioacuten al potencial de cambios tecnoloacutegicos innovadores la adopcioacuten de biodigestores domiciliarios en el territorio rural en conjunto con el uso de cocinas a biogaacutes especialmente en el aacutembito de la agricultura familiar campesina se vislumbra como una prometedora tecnologiacutea que podriacutea disminuir de manera importante la demanda de lentildea GLP o electricidad para cocinar permitiendo mejorar ciertos estaacutendares de comodidad y al mismo tiempo optimizar la gestioacuten de residuos orgaacutenicos tanto agropecuarios como domeacutesticos ademaacutes de su contribucioacuten a la conservacioacuten del bosque nativo
Respecto a las externalidades positivas no fue posible cuantificarlas por falta de informacioacuten y estudios regionales al respecto sin embargo se mencionan y describen como parte de este estudio Aun asiacute se destaca la importancia de avanzar en la estimacioacuten del impacto social y ambiental para favorecer su aprobacioacuten por parte de la comunidad rural y los tomadores de decisiones involucrados
Bajo las condiciones y valores de inversioacuten actual (que no considera las externalidades positivas) y seguacuten el anaacutelisis econoacutemico realizado a 20 antildeos no resulta econoacutemicamente atractivo la instalacioacuten de un SPB en los distintos segmentos estudiados De acuerdo al anaacutelisis realizado y en consideracioacuten a las externalidades identificadas las alternativas analizadas sugieren escenarios donde se justificariacutea la aplicacioacuten de subsidios Sin embargo se requiere profundizar dichos anaacutelisis considerando las diversas situaciones productivas y tecnoloacutegicas existentes asiacute como diferentes opciones de financiamiento tales como postulacioacuten a proyectos programas o subsidios puacuteblicos de asociaciones gremiales incentivos asociativos entre otros
Finalmente el resultado de este estudio permitiraacute a agricultores teacutecnicos y profesionales del aacutembito puacuteblico y privado contar con un documento de consulta que contiene informacioacuten detallada del potencial de biogaacutes disponible a partir de los residuos generados por la actividad agroindustrial en la regioacuten abriendo importantes posibilidades a la generacioacuten de energiacutea limpia no contaminante y de mayor eficiencia energeacutetica con el consiguiente aporte al desarrollo sustentable de la actividad agropecuaria en la Regioacuten de Los Riacuteos
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7 ANEXOS
71 Anaacutelisis comparativo entre puriacuten crudo y digestadoComparacioacuten de contenido nutricional
A continuacioacuten se presenta un anaacutelisis comparativo del contenido nutricional de purines previo y posterior al paso por un biodigestor
Anaacutelisis del puriacuten sin biodigestioacuten
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Anaacutelisis del puriacuten con biodigestioacuten
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72 Anaacutelisis de residuos de fosas seacutepticas tratados con biodigestioacutenA continuacioacuten se presenta un anaacutelisis de un digestato cuya biomasa de entrada incluyoacute aguas servidas Puede apreciarse que los patoacutegenos se encuentran disminuidos estando por debajo del liacutemite de deteccioacuten
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Paraacutemetro Flujo residuos sup1 Total sup2 Total sup2 (msup3 diacutea sup1 ) (kg MS diacutea sup1 ) (ton MS antildeo sup1 ) DBO5 2064 75327Soacutelidos Suspendidos 650 1194 436Aceites y Grasas 407 149TOTAL 1601 585
73 Caacutelculo de potenciales de biomasa y energiacutea731 Datos referenciados
Tabla 31 Potencial de produccioacuten de biogaacutes por animal [32]
Sustrato MS ()[33] MOS()[34] Rdto biogaacutes (msup3t MOS] [34] Contenido CH4 (vol )[34]
Suero 6 80 95 800 950 60 80
Tabla 32 Materia seca materia orgaacutenica rendimiento de biogaacutes y contenido de metano para el suero de leche
Tabla 33 Generacioacuten diaria y anual de residuos en materia seca expresados en kg por diacutea y toneladas por antildeo para FRIVAL
Fuente sup1Datos presentados por la planta en el SEIA (2005) y 2Altaner (2009)
Fuente Elaboracioacuten propia
Fuente Deublein D and Steinhauser A (eds) (2008) Gas Preparation in Biogas from Waste and Renewable Resources An Introduction Wiley-VCH Verlag GmbH amp Co KGaA Weinheim Germany doi 1010029783527621705ch3f
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Tabla 34 Valores de DBO5 soacutelidos suspendidos totales y aceites y grasas presentes en los RILes generados en la planta FRIVAL
Paraacutemetro Promedio ponderado (mg L sup1 ) Promedio ponderado (kg mmacrsup3 ) Carga maacutexima diaria (kg diacutea )DBO5 3175 3175 1515Soacutelidos Suspendidos 1837 1837 876Aceites y Grasas 626 0626 299
Paraacutemetro Flujo residuos sup1 Total sup2 Total sup2 (msup3 antildeo sup1) (kg antildeo sup1) (ton antildeo sup1)Soacutelidos Suspendidos 12031 22101 221Aceites y Grasas 7531 75TOTAL 29632 296
Fuente SEIA (2005)
Tabla 35 Volumen y materia seca de residuos generados por planta FRIGOBAL al antildeo
Fuente sup1 Vermehren [19] en base a SISS (2012) y sup2 Declaracioacuten de impacto ambiental planta FRIVAL [24]
732 Encuestas y entrevistas a actores relevantes
Se realizaron encuestas y entrevistas a productores de los rubros analizados con el propoacutesito de conocer la capacidad de generacioacuten de residuos y la demanda energeacutetica de sus procesos productivos
Ademaacutes se realizaron entrevistas formales a los expertos de diferentes sectores tanto empresas consultores privados sector acadeacutemico e instituciones gubernamentales entre otras que permitieron tener una visioacuten global de los diferentes sistemas productivos analizados en este estudio
733 Encuesta productores de leche (Segmento de 0-10 vacas en ordentildea)
Predio 1
El predio se encuentra ubicado en el sector de Choroico a 14 km de la comuna de Riacuteo Bueno La superficie total es de 10 heacutectareas de las cuales 7 corresponden a la unidad de negocio lecheriacutea y 3 son destinadas a la crianza de terneros La empresa cuenta con un equipo de ordentildea de 2 unidades no posee liacutenea de leche y no posee estanque enfriador Entrega en tarro
La raza predominante es Overo Colorado posee 8 vacas masas 5 vacas en ordentildea y 3 vacas secas Realiza dos ordentildeas al diacutea Los meses de mayo a septiembre no ordentildea Durante la temporada 2014 entregoacute 7300 litros de leche Las vacas estaacuten en promedio 3 horas en el patio de espera
Predio 2
El predio se encuentra ubicado en el sector de Cayurruca a 24 km de la comuna de Riacuteo Bueno La superficie total es de 20 hectaacutereas siendo la totalidad de la superficie destinada al rubro de leche 15 hectaacutereas corresponden a la unidad de negocio lecheriacutea y 5 corresponden a la unidad de negocio crianza La empresa cuenta con un equipo de ordentildea de 2 unidades no posee liacutenea de leche y cuenta con un estanque enfriador de 650 litros Realiza dos ordentildeas al diacutea
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La raza predominante del rebantildeo es Overo Negro y Holstein fresian El total de vaca masa es de 16 y tiene en ordentildea un promedio anual de 8 Posee 4 vacas secas
Durante la temporada 2014 Bruno entregoacute 35946 litros a planta No ordentildeoacute durante los meses de julio y agosto Las vacas estaacuten en promedio 4 horas en el patio de espera No tiene pozo purinero
734 Encuesta productores de leche (Segmento de 10-25 vacas en ordentildea)
Predio 1El predio se encuentra ubicado en el sector de Choroico a 20 kiloacutemetros de la comuna de Riacuteo Bueno La superficie total del predio es de 39 hectaacutereas de las cuales 20 estaacuten destinadas al rubro de la leche De eacutestas 13 hectaacutereas corresponden a la unidad de negocio lecheriacutea y 7 a la unidad de negocio crianza La empresa cuenta con un equipo de ordentildea de 2 unidades no posee liacutenea de leche y no posee tanque enfriador La sentildeora Alicia entrega leche en tarro
La raza de su rebantildeo es Overo Negro y Overo Colorado El total de vacas masas es de 29 y tiene un promedio de 24 vacas en ordentildea En promedio al antildeo tiene 6 vacas secas y 19 terneros Realiza 2 ordentildeas Durante la temporada 2014 la sentildeora Alicia comercializoacute un total de 78720 litros de leche En promedio las vacas estaacuten 4 horas en el patio de espera
Predio 2El predio se encuentra ubicado en el sector de Futahuente a 50 kiloacutemetros de la ciudad de Riacuteo Bueno La superficie total del predio es de 21 hectaacuterea de las cuales 15 corresponden a la unidad de negocio lecheriacutea y 5 a la unidad crianza La empresa cuenta con un equipo de ordentildea de 4 unidades posee liacutenea de leche y estanque enfriador de 570 litros
La raza predominante del rebantildeo lechero es Jersey Overo Negro y Overo Colorado El total de vacas masa son 20 en ordentildea tiene 16 y 4 vacas secas en promedio al antildeo
Realiza dos ordentildeas La produccioacuten de leche durante la temporada 2014 fue de 76830 litros En promedio las vacas estaacuten 4 horas en el patio de espera
735 Encuesta productores de leche (Segmento de 50-100 vacas en ordentildea)
Predio 1El predio se encuentra ubicado en el sector de Folilco a 35 kiloacutemetros de la comuna de Riacuteo Bueno La superficie total es de 342 hectaacutereas propias y 26 arrendadas
La superficie destinada al rubro de leche es de 602 hectaacutereas de las cuales 442 corresponden a la unidad de negocio lecheriacutea y 16 a la unidad de negocio crianza La empresa cuenta con un equipo de ordentildea de 6 unidades posee liacutenea de leche y estanque enfriador de 2400 litros
La raza predominante del rebantildeo lechero es Overo Colorado El total de vacas masa es de 117 de las cuales 84 estaacuten en ordentildea El nuacutemero de vacas secas en promedio son 31 Las vacas se encuentran en el patio de espera 4 horas aproximadamente Siacute posee pozo purinero
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74 Encuesta ferias de ganado741 Encuesta Tattersall de Riacuteo Bueno
bull Capacidad maacutexima de cabezas en la feria 2500 cabezas promediobull Cantidad promedio de cabezas que existen en un determinado tiempo en el recinto Esta informacioacuten aparece en la paacutegina
web de la feria
bull Porcentaje de tipo de animales (vaquilla novillo bueyes etc) en un determinado periacuteodo de tiempo Esta informacioacuten aparece en la paacutegina web de la feria
bull Permanencia promedio de animales en el recinto Los animales pueden permanecer simplemente 2 a 3 horas como miacutenimo y como maacuteximo 48 horas Pero lo normal es que el animal se encuentre en el recinto aproximadamente 24 horas
742 Procedimiento para deshacerse de los desechos (bostas y purines)
bull Bostas Despueacutes de ponerle aserriacuten a los corrales las bostas son extraiacutedas con pala y trasladadas con carretilla a un lugar especiacutefico del recinto para que luego semanalmente sean trasladadas a Curarrehue
bull Purines (Juan Carrasco) Los purines despueacutes del manguereo y tambieacuten con ayuda de la pendiente llegan a los desaguumles los cuales estaacuten proacuteximos a los corrales para posteriormente ser conducidos a una planta procesadora que realiza un filtrado separando los soacutelidos de los liacutequidos Los soacutelidos son trasladados al recinto donde son acumuladas las bostas y los liacutequidos caen en el alcantarillado
743 Cantidad promedio de desechos (bostas y purines) en un determinado tiempo
bull Desechos soacutelidos Potencialmente 4000 Kg a 6000kg
bull Desechos liacutequidos No tienen cifras especiacuteficas ya que son desprendidos en el alcantarillado
744 Encuesta FEGOSA Paillaco (Carlos Rocha)
bull Capacidad maacutexima de cabezas en la feria 1700 cabezas promedio
bull Cantidad promedio de cabezas que existen en un determinado periodo de tiempo en el recinto Esta informacioacuten aparece en la paacutegina web de la feria
bull Porcentaje de tipo de animales (vaquilla novillo bueyes etc) en un determinado periodo de tiempo Esta informacioacuten aparece en la paacutegina web de la feria
bull Permanencia promedio de animales en el recinto Los animales pueden irse de inmediato o permanecer como maacuteximo 48 horas Pero lo normal es que el animal se encuentre en el recinto aproximadamente 24 horas
745 Procedimiento para deshacerse de los desechos (bostas y purines)
bull Bostas Despueacutes de ponerle aserriacuten a los corrales las bostas son extraiacutedas con pala y trasladadas con carretilla a un lugar especiacutefico del recinto para que luego semanalmente sean trasladadas a Curarrehue
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bull Purines Los purines despueacutes del manguereo y tambieacuten con ayuda de la pendiente llegan a los desaguumles los cuales estaacuten proacuteximos a los corrales Posteriormente son conducidos a 2 pozos purineros de capacidad de 10000 litros cada uno Una vez llenos son traslados por un camioacuten de FEROSOR a una planta procesadora en Puerto Montt
746 Cantidad promedio de desechos (bostas y purines) en un determinado tiempo
bull Desechos soacutelidos Potencialmente 3000 Kg a 4000kg bull Desechos purines Potencialmente 20000 litros entre 1 a 2 semanas tendriacutea que ser trasladado por FEROSOR
75 Entrevista criaderos de aves751 Agriacutecola y aviacutecola ciudad de Valdivia La Aviacutecola se dedica a la venta de insumos agriacutecolas y a la venta de aves de carne y ponedoras El criadero se encuentra ubicado en las dependencias comerciales de la aviacutecola La capacidad maacutexima del recinto es de aproximadamente 2000 aves El mayor porcentaje de su produccioacuten estaacute orientado a la venta de pollos Broiler los que promedian el 80 del total Ademaacutes se comercializan gallinas y patos los cuales promedian 12 y 8 respectivamente
El mayor problema que presenta la aviacutecola en el proceso productivo es la calefaccioacuten de la sala donde se mantienen las aves El duentildeo de la empresa sentildeala que cuando iniciaron el negocio se usaban laacutemparas incandescentes a petroacuteleo pero con los antildeos las nuevas tecnologiacuteas y el cambio en la valorizacioacuten de los combustibles ha favorecido el uso de la calefaccioacuten en base a energiacutea eleacutectrica Actualmente el costo promedio mensual en electricidad para calefaccionar la sala de mantenimiento de las aves fluctuacutea entre los $400000 a los $500000 pesos
La empresa proyecta establecer caacutemaras incubadoras por lo cual estima que su consumo de energiacutea eleacutectrica aumentaraacute en un 20
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76 Entrevista productores de quesoNelson Pizarro Lago Ranco sector Huaimen (Ayudante del productor Juan Pizarro)
Sectores de ventaEn ferias de Corral Valdivia y Lago Ranco
Precio de venta del queso$4400kiloiquestSe dedica soacutelo a la produccioacuten de quesoSolamente queseriacuteaiquestCompra la leche o tiene sus propias vacasCompro la leche trabajando aproximadamente 1200 litros diariosiquestCuantos kilos de queso produce en un determinado tiempo150 kg ndash 140 kg de queso diario (15 quesos)iquestCuantos litros de suero produce en un determinado tiempo8 litros por kilo de quesoiquestDiariamente se produce 800-900 litros de sueroSe desprende aproximadamente el 80 del total de la lecheiquestLa calidad de la leche afecta a la produccioacuten de sueroSiacute afecta Cuando la leche es maacutes gruesa se desprende entre un 60 a un 70 del total de la lecheNatalia Unioacuten Lago Ranco sector CayurrucaSectores de ventaEn ferias de Valdivia y Lago Ranco
Precio de venta del queso$3500kiloiquestSoacutelo se dedica a la produccioacuten de quesoSolamente queseriacuteaiquestCompra la leche o tiene sus propias vacasCompro la leche trabajando aproximadamente 800 litros diariosiquestCuaacutentos kilos de queso produce en un determinado tiempo90 kg a 100 kg de queso diario (10 quesos)iquestCuaacutentos litros de suero produce en un determinado tiempo8 a 9 litros por kilo de quesoiquestDiariamente se produce 500 a 600 litros de sueroSe desprende aproximadamente entre 80 iquestLa Calidad de la leche afecta a la produccioacuten de sueroSi afecta cuando la leche es maacutes gruesa se desprende un 70 del total de la leche
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77 Encuesta industria cervezaSe realizaron entrevistas a 4 cerveceriacuteas artesanales de la Regioacuten todas localizadas en Valdivia Las cerveceriacuteas fueron
bull Cuello Negrobull 3 Puentesbull JBellobull El Growler
En general la entrevista recopiloacute los datos teacutecnico-productivos necesarios para la estimacioacuten del potencial de produccioacuten de biogaacutes de cada cerveceriacutea Adicionalmente se consultoacute sobre los planes de expansioacuten y la visioacuten de crecimiento del sector en el corto y mediano plazo
Al respecto Cerveza Cuello Negro pretende duplicar su produccioacuten en un plazo de aproximadamente dos antildeos El resto de las cerveceriacuteas consultadas si bien expresaron intensiones y visioacuten optimista respecto de su expansioacuten no especificaron metas o cantidades
Consultadas sobre su visioacuten acerca del potencial de crecimiento del sector cervecero artesanal Cristiaacuten Olivares de Cuello Negro afirmoacute que es virtualmente indefinido ldquoLa cerveza artesanal considerando Kunstmann y Kross acapara aproximadamente un 2 del mercado Considerando que en USA es del 15 la posibilidades de crecimiento son muy grandesrdquo destacoacute Misma opinioacuten expresoacute Javier Bello de Cerveza JBello ldquoLa cerveceriacutea artesanal tiene mucho potencial le estaacute quitando volumen a la cerveceriacutea industrial que hoy tiene maacutes del 90 del mercado Asiacute que son miles y miles de litrosrdquo enfatizoacute el emprendedor Finalmente Joel Driver de Cerveceriacutea El Growler tambieacuten considera que el potencial de crecimiento es enorme ldquoEn USA hay cerveceriacuteas artesanales que producen 20 veces lo que produce Kunstmann El mercado de USA igual es gigante pero aquiacute falta mucho todaviacutea tanto en la Regioacuten como en el paiacutes En ese sentido considerando el bajo porcentaje de las artesanales en el mercado de las cervezas cuesta mucho ponerse un liacutemiterdquo explicoacute
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Tabla 36
Sensibilizacioacuten VANVAN 10 -$5706129VAN 12 -$7005911VAN 15 -$8473317TIR 460
Fuente Elaboracioacuten propia
Caso 70 Vacas Antildeo 0 Antildeo 1 Antildeo 2 Antildeo 3 Antildeo 4 Antildeo 5 Antildeo 6 Antildeo 7 Antildeo 8 Antildeo 9 Antildeo 10 Antildeo 11 Antildeo 12 Antildeo 13 Antildeo 14 Antildeo 15 Antildeo 16 Antildeo 17 Antildeo 18 Antildeo 19 Antildeo 20Ingresos Ingresos Ahorro lentildea $420000 $432600 $445578 $458945 $472714 $486895 $501502 $516547 $532043 $548005 $564445 $581378 $598820 $616784 $635288 $654346 $673977 $694196 $715022 $736473Excedentes $79040 $81411 $83854 $86369 $88960 $91629 $94378 $97209 $100126 $103129 $106223 $109410 $112692 $116073 $119555 $123142 $126836 $130641 $134560 $138597Beneficios Totales $499040 $514011 $529432 $545314 $561674 $578524 $595880 $613756 $632169 $651134 $670668 $690788 $711512 $732857 $754843 $777488 $800813 $824837 $849582 $875070 Costos Costo mantencioacuten -$200000 -$206000 -$212180 -$218545 -$225102 -$231855 -$238810 -$245975 -$253354 -$260955 -$268783 -$276847 -$285152 -$293707 -$302518 -$311593 -$320941 -$330570 -$340487 -$350701Valor residual $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $1500000Inversioacuten inicial -$15000000 Subsdio $12692000 Aporte privado -$2308000 Costos Totales -$200000 -$206000 -$212180 -$218545 -$225102 -$231855 -$238810 -$245975 -$253354 -$260955 -$268783 -$276847 -$285152 -$293707 -$302518 -$311593 -$320941 -$330570 -$340487 $1149299Flujo Neto -$2308000 $299040 $308011 $317252 $326769 $336572 $346669 $357069 $367781 $378815 $390179 $401885 $413941 $426360 $439150 $452325 $465895 $479871 $494268 $509096 $2024368Flujo Neto Acumulado $0 $299040 $607051 $924303 $1251072 $1587644 $1934313 $2291383 $2659164 $3037979 $3428158 $3830043 $4243985 $4670344 $5109494 $5561819 $6027714 $6507585 $7001853 $7510948 $9535317
Caso 70 Vacas Antildeo 0 Antildeo 1 Antildeo 2 Antildeo 3 Antildeo 4 Antildeo 5 Antildeo 6 Antildeo 7 Antildeo 8 Antildeo 9 Antildeo 10 Antildeo 11 Antildeo 12 Antildeo 13 Antildeo 14 Antildeo 15 Antildeo 16 Antildeo 17 Antildeo 18 Antildeo 19 Antildeo 20Ingresos Ahorro GLP $98895000 $1018619 $1049177 $1080652 $1113072 $1146464 $1180858 $1216284 $1252772 $1290355 $1329066 $1368938 $1410006 $1452306 $1495876 $1540752 $1586974 $1634584 $1683621 $1734130Excedentes $79040 $81411 $83854 $86369 $88960 $91629 $94378 $97209 $100126 $103129 $106223 $109410 $112692 $116073 $119555 $123142 $126836 $130641 $134560 $138597Beneficios Totales $1067990 $1100030 $1133031 $1167022 $1202032 $1238093 $1275236 $1313493 $1352898 $1393485 $1435289 $1478348 $1522698 $1568379 $1615431 $1663894 $1713810 $1765225 $1818181 $1872727 Costos Costo mantencioacuten -$200000 -$206000 -$212180 -$218545 -$225102 -$231855 -$238810 -$245975 -$253354 -$260955 -$268783 -$276847 -$285152 -$293707 -$302518 -$311593 -$320941 -$330570 -$340487 -$350701Valor residual $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $1500000Inversioacuten inicial -$15000000 Subsidio $5708000 Aporte privado -$9292000 Costos Totales -$200000 -$206000 -$212180 -$218545 -$225102 -$231855 -$238810 -$245975 -$253354 -$260955 -$268783 -$276847 -$285152 -$293707 -$302518 -$311593 -$320941 -$330570 -$340487 $1149299Flujo Neto -$9292000 $867990 $894030 $920851 $948476 $976930 $1006238 $1036425 $1067518 $1099544 $1132530 $1166506 $1201501 $1237546 $1274673 $1312913 $1352300 $1392869 $1434655 $1477695 $3022026Flujo Neto Acumulado $0 $867990 $1762020 $2682870 $3631346 $4608277 $5614515 $6650941 $7718459 $8818003 $9950533 $11117039 $12318540 $13556086 $14830759 $16143671 $17495971 $18888841 $20323496 $21801191 $24823216
Sensibilizacioacuten VANVAN 10 $1040075VAN 12 $548052VAN 15 $648TIR 1500
Sensibilizacioacuten VANVAN 10 $1871VAN 12 -$1297911VAN 15 -$2765317TIR 1000
FLUJO FINANCIERO SIN SUBSIDIO EN BASE A GLP
FLUJO FINANCIERO CON SUBSIDIO (85) EN BASA A LENtildeA
Caso 70 Vacas Antildeo 0 Antildeo 1 Antildeo 2 Antildeo 3 Antildeo 4 Antildeo 5 Antildeo 6 Antildeo 7 Antildeo 8 Antildeo 9 Antildeo 10 Antildeo 11 Antildeo 12 Antildeo 13 Antildeo 14 Antildeo 15 Antildeo 16 Antildeo 17 Antildeo 18 Antildeo 19 Antildeo 20Ingresos Ahorro GLP $98895000 $1018619 $1049177 $1080652 $1113072 $1146464 $1180858 $1216284 $1252772 $1290355 $1329066 $1368938 $1410006 $1452306 $1495876 $1540752 $1586974 $1634584 $1683621 $1734130Excedentes $79040 $81411 $83854 $86369 $88960 $91629 $94378 $97209 $100126 $103129 $106223 $109410 $112692 $116073 $119555 $123142 $126836 $130641 $134560 $138597Beneficios Totales $1067990 $1100030 $1133031 $1167022 $1202032 $1238093 $1275236 $1313493 $1352898 $1393485 $1435289 $1478348 $1522698 $1568379 $1615431 $1663894 $1713810 $1765225 $1818181 $1872727 Costos Costo mantencioacuten -$200000 -$206000 -$212180 -$218545 -$225102 -$231855 -$238810 -$245975 -$253354 -$260955 -$268783 -$276847 -$285152 -$293707 -$302518 -$311593 -$320941 -$330570 -$340487 -$350701Valor residual $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $1500000Inversioacuten inicial -$15000000 Subsidio $0 Aporte privado -$15000000 Costos Totales -$200000 -$206000 -$212180 -$218545 -$225102 -$231855 -$238810 -$245975 -$253354 -$260955 -$268783 -$276847 -$285152 -$293707 -$302518 -$311593 -$320941 -$330570 -$340487 $1149299Flujo Neto -$15000000 $867990 $894030 $920851 $948476 $976930 $1006238 $1036425 $1067518 $1099544 $1132530 $1166506 $1201501 $1237546 $1274673 $1312913 $1352300 $1392869 $1434655 $1477695 $3022026Flujo Neto Acumulado $0 $867990 $1762020 $2682870 $3631346 $4608277 $5614515 $6650941 $7718459 $8818003 $9950533 $11117039 $12318540 $13556086 $14830759 $16143671 $17495971 $18888841 $20323496 $21801191 $24823216
FLUJO FINANCIERO PRIVADO CON SUBSIDIO (38) EN BASE A GLP
78 Anaacutelisis Econoacutemico
93
Caso 70 Vacas Antildeo 0 Antildeo 1 Antildeo 2 Antildeo 3 Antildeo 4 Antildeo 5 Antildeo 6 Antildeo 7 Antildeo 8 Antildeo 9 Antildeo 10 Antildeo 11 Antildeo 12 Antildeo 13 Antildeo 14 Antildeo 15 Antildeo 16 Antildeo 17 Antildeo 18 Antildeo 19 Antildeo 20Ingresos Ingresos Ahorro lentildea $420000 $432600 $445578 $458945 $472714 $486895 $501502 $516547 $532043 $548005 $564445 $581378 $598820 $616784 $635288 $654346 $673977 $694196 $715022 $736473Excedentes $79040 $81411 $83854 $86369 $88960 $91629 $94378 $97209 $100126 $103129 $106223 $109410 $112692 $116073 $119555 $123142 $126836 $130641 $134560 $138597Beneficios Totales $499040 $514011 $529432 $545314 $561674 $578524 $595880 $613756 $632169 $651134 $670668 $690788 $711512 $732857 $754843 $777488 $800813 $824837 $849582 $875070 Costos Costo mantencioacuten -$200000 -$206000 -$212180 -$218545 -$225102 -$231855 -$238810 -$245975 -$253354 -$260955 -$268783 -$276847 -$285152 -$293707 -$302518 -$311593 -$320941 -$330570 -$340487 -$350701Valor residual $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $1500000Inversioacuten inicial -$15000000 Subsdio $12692000 Aporte privado -$2308000 Costos Totales -$200000 -$206000 -$212180 -$218545 -$225102 -$231855 -$238810 -$245975 -$253354 -$260955 -$268783 -$276847 -$285152 -$293707 -$302518 -$311593 -$320941 -$330570 -$340487 $1149299Flujo Neto -$2308000 $299040 $308011 $317252 $326769 $336572 $346669 $357069 $367781 $378815 $390179 $401885 $413941 $426360 $439150 $452325 $465895 $479871 $494268 $509096 $2024368Flujo Neto Acumulado $0 $299040 $607051 $924303 $1251072 $1587644 $1934313 $2291383 $2659164 $3037979 $3428158 $3830043 $4243985 $4670344 $5109494 $5561819 $6027714 $6507585 $7001853 $7510948 $9535317
Caso 70 Vacas Antildeo 0 Antildeo 1 Antildeo 2 Antildeo 3 Antildeo 4 Antildeo 5 Antildeo 6 Antildeo 7 Antildeo 8 Antildeo 9 Antildeo 10 Antildeo 11 Antildeo 12 Antildeo 13 Antildeo 14 Antildeo 15 Antildeo 16 Antildeo 17 Antildeo 18 Antildeo 19 Antildeo 20Ingresos Ahorro GLP $98895000 $1018619 $1049177 $1080652 $1113072 $1146464 $1180858 $1216284 $1252772 $1290355 $1329066 $1368938 $1410006 $1452306 $1495876 $1540752 $1586974 $1634584 $1683621 $1734130Excedentes $79040 $81411 $83854 $86369 $88960 $91629 $94378 $97209 $100126 $103129 $106223 $109410 $112692 $116073 $119555 $123142 $126836 $130641 $134560 $138597Beneficios Totales $1067990 $1100030 $1133031 $1167022 $1202032 $1238093 $1275236 $1313493 $1352898 $1393485 $1435289 $1478348 $1522698 $1568379 $1615431 $1663894 $1713810 $1765225 $1818181 $1872727 Costos Costo mantencioacuten -$200000 -$206000 -$212180 -$218545 -$225102 -$231855 -$238810 -$245975 -$253354 -$260955 -$268783 -$276847 -$285152 -$293707 -$302518 -$311593 -$320941 -$330570 -$340487 -$350701Valor residual $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $1500000Inversioacuten inicial -$15000000 Subsidio $5708000 Aporte privado -$9292000 Costos Totales -$200000 -$206000 -$212180 -$218545 -$225102 -$231855 -$238810 -$245975 -$253354 -$260955 -$268783 -$276847 -$285152 -$293707 -$302518 -$311593 -$320941 -$330570 -$340487 $1149299Flujo Neto -$9292000 $867990 $894030 $920851 $948476 $976930 $1006238 $1036425 $1067518 $1099544 $1132530 $1166506 $1201501 $1237546 $1274673 $1312913 $1352300 $1392869 $1434655 $1477695 $3022026Flujo Neto Acumulado $0 $867990 $1762020 $2682870 $3631346 $4608277 $5614515 $6650941 $7718459 $8818003 $9950533 $11117039 $12318540 $13556086 $14830759 $16143671 $17495971 $18888841 $20323496 $21801191 $24823216
Caso 70 Vacas Antildeo 0 Antildeo 1 Antildeo 2 Antildeo 3 Antildeo 4 Antildeo 5 Antildeo 6 Antildeo 7 Antildeo 8 Antildeo 9 Antildeo 10 Antildeo 11 Antildeo 12 Antildeo 13 Antildeo 14 Antildeo 15 Antildeo 16 Antildeo 17 Antildeo 18 Antildeo 19 Antildeo 20Ingresos Ahorro GLP $98895000 $1018619 $1049177 $1080652 $1113072 $1146464 $1180858 $1216284 $1252772 $1290355 $1329066 $1368938 $1410006 $1452306 $1495876 $1540752 $1586974 $1634584 $1683621 $1734130Excedentes $79040 $81411 $83854 $86369 $88960 $91629 $94378 $97209 $100126 $103129 $106223 $109410 $112692 $116073 $119555 $123142 $126836 $130641 $134560 $138597Beneficios Totales $1067990 $1100030 $1133031 $1167022 $1202032 $1238093 $1275236 $1313493 $1352898 $1393485 $1435289 $1478348 $1522698 $1568379 $1615431 $1663894 $1713810 $1765225 $1818181 $1872727 Costos Costo mantencioacuten -$200000 -$206000 -$212180 -$218545 -$225102 -$231855 -$238810 -$245975 -$253354 -$260955 -$268783 -$276847 -$285152 -$293707 -$302518 -$311593 -$320941 -$330570 -$340487 -$350701Valor residual $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $1500000Inversioacuten inicial -$15000000 Subsidio $0 Aporte privado -$15000000 Costos Totales -$200000 -$206000 -$212180 -$218545 -$225102 -$231855 -$238810 -$245975 -$253354 -$260955 -$268783 -$276847 -$285152 -$293707 -$302518 -$311593 -$320941 -$330570 -$340487 $1149299Flujo Neto -$15000000 $867990 $894030 $920851 $948476 $976930 $1006238 $1036425 $1067518 $1099544 $1132530 $1166506 $1201501 $1237546 $1274673 $1312913 $1352300 $1392869 $1434655 $1477695 $3022026Flujo Neto Acumulado $0 $867990 $1762020 $2682870 $3631346 $4608277 $5614515 $6650941 $7718459 $8818003 $9950533 $11117039 $12318540 $13556086 $14830759 $16143671 $17495971 $18888841 $20323496 $21801191 $24823216
94
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de Poliacutetica Publica Ndeg 12 de 2015
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AGRADECIMIENTOSInstituto de Ingenieriacutea Agraria y Suelos IIAS Facultad de Ciencias Agrarias de
la Universidad Austral de Chile y al profesor Dante Pinochet
Gobernacioacuten Provincial de ValdiviaPatricio Candiacutea y Fabiaacuten Silva INDAP Regioacuten de Los Riacuteos
Claudio Aguirre Ramiacuterez Servicio de Evaluacioacuten Ambiental (SEA) Regioacuten de Los Riacuteos
Karla Mass Centro Transdisciplinario de Estudios Ambientales y Desarrollo Humano Sostenible (CEAM-UACH)
Matiacuteas Erraacutezuriz Genera Austral
Agricultores Regioacuten de Los Lagos y de Los RiacuteosResi Reinecke Purranque
Ricardo Bornscheuer Entre LagosAlejandro Astete Osorno
Elfrida Grothusen PurranqueRicardo Hagedorn PaillacoEdgar Endress Riacuteo BuenoAviacutecola Camilo Henriacutequez
A todos los profesionales teacutecnicos productores y empresarios que colaboraron con informacioacuten para realizar este estudio
Poliacutetica Regional de Desarrollo Silvoagropecuario 2014 - 2018
El presente documento es producto
de un trabajo de investigacioacuten de
caraacutecter exploratorio sobre el potencial
de produccioacuten y utilizacioacuten de biogaacutes
en explotaciones silvoagropecuarias
de la Regioacuten de Los Riacuteos con eacutenfasis en
la pequentildea y mediana agricultura Su
fi nalidad fue reunir antecedentes que
orienten la toma de decisiones puacuteblicas
y privadas incluyendo informacioacuten
teacutecnica y econoacutemica que deacute cuenta
del potencial de implementacioacuten
de proyectos de biogaacutes de origen
agropecuario en la Regioacuten de los Riacuteos
