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Universidad de Guayaquil Facultad de Ingeniería Química

Trabajo de titulación

Previo a la Obtención del Título de

Ingeniero Químico

TEMA: Comparación y análisis de las emisiones de gases de

efecto invernadero producidas por un ingenio azucarero utilizando bagazo de caña y combustible fósil.

AUTOR: Jorge Enrique Plaza Rodríguez

DIRECTORA DEL TRABAJO DE TITULACIÓN: Ing. Qca. Sandra Ronquillo Castro, MSc.

Guayaquil - Ecuador 2017

II

DECLARACIÓN DE AUTORÍA

Yo, Jorge Enrique Plaza Rodríguez, con C.I. 0926327305, declaro que el

trabajo aquí descrito es de mi autoría; que no ha sido previamente

presentado para ningún grado o calificación profesional; y, que he

consultado las referencias bibliográficas que se incluyen en este

documento.

La Universidad de Guayaquil puede hacer uso de los derechos

correspondientes a este trabajo, según lo establecido por la Ley de

Propiedad Intelectual, por su Reglamento y la normatividad institucional

vigente.

Jorge Enrique Plaza Rodríguez.

C.I. 0926327305.

III

CERTIFICACIÓN DEL TUTOR

INGENIERA QUÍMICA SANDRA RONQUILLO CASTRO, MSC., certifico

haber tutelado el trabajo de titulación: “COMPARACIÓN Y ANÁLISIS DE

LAS EMISIONES DE GASES DE EFECTO INVERNADERO

PRODUCIDAS POR UN INGENIO AZUCARERO UTILIZANDO BAGAZO

DE CAÑA Y COMBUSTIBLE FÓSIL”, que ha sido desarrollado por

JORGE ENRIQUE PLAZA RODRÍGUEZ, previa obtención del título de

Ingeniero Químico, de acuerdo al REGLAMENTO PARA LA

ELABORACIÓN DE TRABAJO DE TITULACIÓN PARA EL GRADO DE

TERCER NIVEL DE LA UNIVERSIDAD DE GUAYAQUIL, FACULTAD DE

INGENIERÍA QUÍMICA.

Atentamente.

Ing. Qca. Sandra Ronquillo Castro, MSc.

IV

AGRADECIMIENTO

Agradezco en primer lugar a Dios, por darme la vida, salud y capacidad

tanto física e intelectual, para dar este gran paso en mi vida.

A mi muy humilde madre, que con sus esfuerzos, siempre priorizó que

estudiemos para llegar a ser grandes profesionales y siempre se

preocupó por hacer llegar al menos el bocado de comida a nuestro hogar.

A mis hermanos Andrea y Farid, por darme la mano siempre que los he

necesitado.

A mi esposa Jimena y a mi hijo Isaac, por ser ambos ese inmenso motivo

por el cual me empujan a ser grande y a marcar la diferencia siempre.

A mis muy eruditos maestros y profesores, que con su conocimiento y

enseñanzas, me encaminaron a entender mucho más y amar mi carrera

profesional como lo hago hoy.

A mis compañeros, amigos y allegados que de alguna u otra manera

formaron parte de este gran momento.

Un agradecimiento especial a mi tutora de trabajo de titulación, la

Ingeniera Sandra Ronquillo, quien supo en todo momento cómo dirigirme

y encaminarme por el mejor sendero para desarrollar plenamente mi

trabajo de titulación.

V

DEDICATORIA

A mi esposa Angélica Jimena Álava Baquerizo

A mi hijo James Isaac Plaza Álava

A mi madre, Margarita María Rodríguez Villamar

A la Fe, de los que creen que siempre se puede mejorar.

VI

RESUMEN

El proceso de obtención de cristales de azúcar en base al jugo de la caña

Saccharum Officinarum requiere grandes cantidades de vapor de agua, el

cual es generado en calderos, los cuales utilizan como combustible los

residuos sólidos (bagazo) de la planta a la cual se le extrajo el jugo dulce.

Este “bagazo” al ser incinerado emite calor utilizado para cambiar el

estado del agua líquida a gaseosa dentro de un caldero; así como gases

que aumentan el efecto invernadero existente. Se elige el “bagazo” de

caña de azúcar (Saccharum Officinarum) al ser económicamente rentable,

sin embargo es un combustible como cualquier otro sólido con base en el

carbono, exceptuando el diamante, (carbón, hulla, lignito) que

inevitablemente emite a la atmosfera dióxido de carbono (CO2), metano

(CH4) y por las reacciones a alta temperatura, óxido de nitrógeno (N2O).

El volumen de emisión de estos gases puede ser calculado teóricamente

en base a la cantidad de materia combustible disponible (balances de

materia y energía), y a su vez, comparar su impacto ambiental con otros

combustibles fósiles usados comúnmente en calderas. Cabe resaltar que

siempre existe un excedente en la producción de vapor, por lo cual

muchos ingenios azucareros lo utilizan también para generación interna

de energía eléctrica, utilizando para ello turbinas acopladas a la línea del

vapor. La base de los escenarios (uso de Fuel Oil 6 o Diésel 2 en lugar de

“bagazo de caña”) se establecerá utilizando las normativas ISO

14064:2006, 14065:2013 y 14067:2013, en las cuales se especifica el

mecanismo de ejecución del inventario de las emisiones de gases de

efecto invernadero producto de la generación de vapor de agua utilizando

el residuo solido de la obtención de jugo de caña como combustible, luego

se procederá a verificar los valores en volumen de los combustibles

fósiles mencionados para la obtención de la misma cantidad de vapor y

energía eléctrica, dando como resultado la comparación tanto económica

(cantidades de “bagazo” contra combustibles fósiles) y ambiental (emisión

de gases de efecto invernadero producidos por “bagazo” contra

combustibles fósiles). Se determinara también un sumidero vegetal para

confinar estos gases de efecto invernadero emitidos.

Palabras clave: bagazo de caña, gases de efecto invernadero,

combustibles fósiles, ingenio azucarero, sumidero de carbono.

VII

ABSTRACT

The process of obtaining crystals of sugar based on the juice of

Saccharum Officinarum requires large amounts of water vapour, which is

generated in cauldrons, which use as fuel the solid waste (bagasse) of the

plant to which it is I extracted the sweet juice. This "bagasse" to be

incinerated emits heat used to change the state of the liquid water to

gaseous inside a cauldron; As well as gases that increase the existing

greenhouse effect. Sugarcane bagasse (Saccharum Officinarum) is

chosen to be economically profitable, however it is a fuel like any other

solid based on carbon, except for diamond (coal, coal, lignite) that

inevitably emits into the Atmosphere carbon dioxide (CO2), methane (CH4)

and by high temperature reactions, nitrogen oxide (N2O). The emission

volume of these gases can be calculated theoretically based on the

amount of fuel available (matter and energy balances), and in turn,

compare their environmental impact with other fossil fuels commonly used

in boilers. It should be noted that there is always a surplus in the

production of steam, which is why many sugar mills also use it for the

internal generation of electric energy, using turbines coupled to the steam

line. The basis of the scenarios (use of Fuel Oil 6 or Diesel 2 instead of

"bagasse") will be established using ISO 14064: 2006, 14065: 2013 and

14067: 2013, which specify the execution mechanism Of the inventory of

greenhouse gas emissions resulting from the generation of water vapour

using the solid residue from the production of cane juice as fuel, then the

volume values of the mentioned fossil fuels will be verified for the

production of The same amount of steam and electrical energy, resulting

in both economic (bagasse) and environmental (greenhouse gas

emissions from "bagasse" vs. fossil fuels). A plant sink will also be

determined to confine these emitted greenhouse gases.

Keywords: cane bagasse, greenhouse gases, fossil fuels, sugar mill,

carbon sink.

VIII

ÍNDICE GENERAL

Ítem Página

DECLARACIÓN DE AUTORÍA II

CERTIFICACIÓN DEL TUTOR III

AGRADECIMIENTO IV

DEDICATORIA V

RESUMEN VI

ABSTRACT VII

ÍNDICE GENERAL VIII

ÍNDICE DE CAPÍTULOS IX

ÍNDICE DE TABLAS XI

ÍNDICE DE GRÁFICOS XIII

INTRODUCCIÓN 14

CAPITULO 1. INVESTIGACIÓN DEL PROBLEMA 16

CAPITULO 2. MARCO TEÓRICO 21

CAPITULO 3. DESARROLLO DE LOS ESCENARIOS 28

CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES 52

BIBLIOGRAFÍA 55

ANEXOS 56

IX

ÍNDICE DE CAPÍTULOS

Ítem Página

CAPITULO 1. INVESTIGACIÓN DEL PROBLEMA 16

1.1 Tema 16

1.2 Idea a defender 16

1.3 Preguntas a contestar 16

1.4 Justificación de problema 17

1.5 Planteamiento del problema 17

1.5.1 Problema general 17

1.5.2 Problemas específicos 18

1.6 Objetivos 18

1.6.1 Objetivo general 18

1.6.2 Objetivos específicos 19

1.7 Alcance del trabajo 19

1.8 Limitación del tema 19

1.9 Variables 20

1.9.1 Variables independientes 20

1.9.2 Variables dependientes 20

CAPITULO 2. MARCO TEÓRICO 21

2.1 Descripción de operaciones de un ingenio azucarero 22

2.1.1 Fase 1. Siembra y traslado de la materia prima 22

2.1.2 Fase 2: Operación unitaria de molienda 23

2.1.3 Fase 3: Clarificación del jugo de caña 23

2.1.4 Fase 4: Operación unitaria de evaporación 23

2.1.5 Fase 5: Operación unitaria de cristalización 24

2.1.6 Fase 6: Separación de los cristales 24

2.1.7 Fase 7: Refinación del azúcar 25

2.2 Gases de efecto invernadero 25

2.3 Mecanismo de cuantificación de las emisiones 25

2.4 Marcos de referencia 26

2.4.1 Marco teórico 26

2.4.2 Marco legal 27

CAPITULO 3. DESARROLLO DE LOS ESCENARIOS 28

3.1 Base de cálculo 28

3.1.1 Emisión de gases de efecto invernadero en zafra 2015 28

3.1.2 Energía eléctrica generada 29

3.1.3 Deducción de formulas 30

3.2 Escenario 1: uso de bagazo de caña como combustible 32

3.2.1 Cálculo de costo del combustible 33

3.3 Escenario 2: uso de Fuel Oil 6 como combustible 34

3.3.1 Base de cálculo 34

X

3.3.2 Cantidad requerida de combustible 34

3.3.3 Cálculo de gases de efecto invernadero emitidos 36


3.4 Escenario 3: uso de Diésel 2 como combustible 38

3.4.1 Base de cálculo 38

3.4.2 Cantidad requerida de combustible 38

3.4.3 Cálculo de gases de efecto invernadero emitidos 40


3.5 Evaluación de los escenarios 42

3.5.1 Evaluación del escenario 2 frente al escenario 1 42

3.5.2 Evaluación del escenario 3 frente al escenario 1 44

3.6 Normalización de los gases de efecto invernadero 45

3.7 Selección del escenario idóneo 47

3.8 Sumidero de las emisiones generadas 49

3.8.1 Cálculo de la cantidad de hectáreas a ser sembradas 50

CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES 52

Conclusiones 52

Recomendaciones 54

BIBLIOGRAFÍA 55

XI

ÍNDICE DE TABLAS

Ítem Página

TABLA 01. BALANCE GENERAL ZAFRA 2015. 29

TABLA 02. ENERGÍA ELÉCTRICA GENERADA. 30

TABLA 03. ENERGÍA POR MASA DE BAGAZO DE CAÑA. 30

TABLA 04. GASES DE EFECTO INVERNADERO EMITIDOS POR

EL BAGAZO DE CAÑA.

31

TABLA 05. FORMULAS PARA OBTENCIÓN DE VALORES DE

GASES DE EFECTO INVERNADERO.

31

TABLA 06. EQUIVALENCIAS DE EMISIONES DE GASES DE

EFECTO INVERNADERO EN FUNCIÓN DE DIÓXIDO DE

CARBONO.

32


USO DE BAGAZO DE CAÑA COMO COMBUSTIBLE.

32

TABLA 08. COSTO ECONÓMICO DEL ESCENARIO 1. 33

TABLA 09. CARACTERÍSTICAS FUEL OIL 6. 34

TABLA 10. FORMULA PARA COMPARACIÓN ENERGÉTICA DE

FUEL OIL 6 COMO COMBUSTIBLE.

35

TABLA 11. EQUIVALENCIAS DE COMBUSTIBLES PARA

ESCENARIO 2.

35


GASES DE EFECTO INVERNADERO DE FUEL OIL 6 COMO

COMBUSTIBLE.

36


USO DE FUEL OIL 6 COMO COMBUSTIBLE.

36

TABLA 14. FORMULA PARA CÁLCULO DE COSTO DEL

COMBUSTIBLE FUEL OIL 6.

37


TABLA 16. CARACTERÍSTICAS DIÉSEL 2. 38

TABLA 17. FORMULA PARA COMPARACIÓN ENERGÉTICA DE

DIÉSEL 2 COMO COMBUSTIBLE.

39

TABLA 18. EQUIVALENCIAS DE COMBUSTIBLES PARA

ESCENARIO 3.

39


GASES DE EFECTO INVERNADERO DE DIÉSEL 2 COMO

COMBUSTIBLE.

40


USO DE DIÉSEL 2 COMO COMBUSTIBLE.

40

TABLA 21. FORMULA PARA CÁLCULO DE COSTO DEL

COMBUSTIBLE.

41


XII

TABLA 23. COMPARACIÓN DE EMISIÓN DE GASES DE EFECTO

INVERNADERO ENTRE ESCENARIO 1 Y ESCENARIO 2.

43

TABLA 24. COMPARACIÓN DE MASAS Y COSTOS ENTRE

ESCENARIO 1 Y ESCENARIO 2.

43

TABLA 25. COMPARACIÓN DE EMISIÓN DE GASES DE EFECTO

INVERNADERO ENTRE ESCENARIO 1 Y ESCENARIO 3.

44

TABLA 26. COMPARACIÓN DE MASAS Y COSTOS ENTRE

ESCENARIO 1 Y ESCENARIO 3.

45

TABLA 27. VALORES DE GASES DE EFECTO INVERNADERO

EXPRESADOS COMO MASA DE DIÓXIDO DE CARBONO.

46

TABLA 28. COMPARACIÓN GENERAL DE LOS ESCENARIOS. 48

TABLA 29. CANTIDAD DE HECTÁREAS DE CAÑA DE AZÚCAR

POR SEMBRAR EN BASE DEL DIÓXIDO DE CARBONO TOTAL

EMITIDO.

51

TABLA 30. COMPARACIÓN DE HECTÁREAS DE CAÑAVERAL

EXISTENTES Y TEÓRICOS REQUERIDOS COMO SUMIDERO DE

CARBONO.

51

XIII

ÍNDICE DE GRÁFICOS

Ítem Página

GRÁFICO 01. DIÓXIDO DE CARBONO TOTAL EMITIDO POR

ESCENARIO.

47

GRÁFICO 02. COMPARACIÓN ECONÓMICO - AMBIENTAL DE

LOS ESCENARIOS.

49

GRÁFICO 03. SACCHARUM OFFICINARUM. 50

INTRODUCCIÓN

La azúcar es una parte básica de la dieta humana, que da un sabor dulce

a los alimentos; en la antigüedad, este sabor se lo obtuvo exclusivamente

de la miel de abejas; sin embargo, las cantidades de miel disponibles se

ven limitadas por factores como la cantidad de insectos que la producen

(abejas) así como la toxicidad del polen del cual las abejas la producen,

pues existen mieles que son mortales para los humanos.

Debido a este problema, y a la actividad mercantil que se derivaba de la

venta de miel, se empezó a estudiar otras posibilidades como sustituto al

dulzor requerido, llegando a la caña de azúcar (Saccharum Officinarum)

una planta exótica, originaria de Nueva Guinea, conocida desde la

antigüedad en la zona de la India y llevada al Mediterráneo por los

árabes.

Los ingenios azucareros vieron su nacimiento en el viejo mundo; estos se

limitaban a la extracción del jugo de caña de azúcar (Saccharum

Officinarum) para producir melaza, base para fabricación de ron por

fermentación. Una pequeña cantidad de la costosa melaza era dispuesta

para la obtención de cristales de azúcar por medio de evaporación, por lo

cual esta no era económicamente accesible a las masas por su baja

cantidad de fabricación: el traslado de la caña de azúcar (Saccharum

Officinarum) desde el Indostán hacia el Mediterráneo europeo era

costoso.

Con la llegada de los españoles a las Américas, una vez consolidados los

Reinos de Castilla y Aragón; y a su vez en búsqueda de un monopolio de

especias en contra de los árabes, se introdujo la caña de azúcar

(Saccharum Officinarumcon) con éxito, ya que esta planta no se limita a

las condiciones climáticas restrictas de Europa, estableciéndose grandes

plantaciones en la zona tropical (América, África ecuatorial, sudeste

asiático), esto hizo que el azúcar de caña sea accesible al aumentar la

cantidad de materia prima disponible.

Con la llegada de las nuevas tecnologías, provistas en su mayoría por la

Revolución Industrial, se formaron los ingenios azucareros como se los

conoce hoy: utilizando una caldera se obtiene vapor de agua que se

utiliza en el proceso de producción de cristales en base al jugo de la caña

(Saccharum Officinarum) el residuo de esta, llamado bagazo se emplea

como combustible en dicha caldera; sin embargo no se ha estudiado la

viabilidad ambiental de su utilización como combustible.

CAPITULO 1. INVESTIGACIÓN DEL PROBLEMA

1.1 Tema

El tema propuesto en el presente trabajo de titulación es: “Comparación y

análisis de las emisiones de gases de efecto invernadero producidas por

un ingenio azucarero utilizando bagazo de caña y combustible fósil”.

1.2 Idea a defender

Comprobar la eficiencia tanto energética, económica y ambiental del uso

actual de la materia orgánica (bagazo de caña) como combustible para el

funcionamiento de calderas y turbinas generadoras de energía eléctrica

en un ingenio azucarero y su comparación mediante balances de materia

y energía de combustibles fósiles como son el Fuel Oil 6 y Diésel 2.

1.3 Preguntas a contestar

¿Es viable ambientalmente y económicamente el uso de “bagazo” de

caña como combustible de caldero en un ingenio azucarero?

¿Cuál es la cantidad de gases de efecto invernadero emitidos, en

función de la masa consumida, por la combustión del “bagazo” de

caña?

¿Es mayor o menor la cantidad de gases de efecto invernadero

emitidos por la combustión de “bagazo” de caña o de combustibles

fósiles como son el Fuel Oil 6 o Diésel 2?

1.4 Justificación de problema

El presente trabajo de titulación se justifica en la necesidad de verificar, a

través de un balance de masa y energía, la viabilidad económica y

ambiental del uso como combustible del material considerado como

desecho (bagazo) en la producción de azúcar granulada en base al jugo

de caña de azúcar (Saccharum Officinarum).

1.5 Planteamiento del problema

Para el funcionamiento de las calderas en un ingenio azucarero se utiliza materia

orgánica, la cual proviene del residuo sólido resultante de la extracción de jugo de

caña de azúcar (Saccharum Officinarum). Como consecuencia de la generación de

vapor de agua por parte de un caldero, siempre existe excedente, el cual es

utilizado en la generación de energía eléctrica a través de la instalación de una

turbina de vapor en la línea de salida del caldero, así se evita el consumo de

electricidad de parte del Sistema Nacional Interconectado (SNI). Las calderas que

producen este vapor, emiten gases de efecto invernadero:

Dióxido de carbono (CO2)

Metano (CH4).

Óxido de nitrógeno (N2O).

1.5.1 Problema general

Una verificación, con datos reales obtenidos a través de balances de

materia y energía, de la viabilidad ambiental y económica para la elección

del residuo sólido de la obtención de jugo de caña de azúcar (bagazo)

como combustible para la generación de vapor de agua en un ingenio

azucarero.

1.5.2 Problemas específicos

Ausencia de una comparación energética en línea de

producción entre el “bagazo” de caña de azúcar y los

combustibles fósiles que se utilizan para el funcionamiento de

calderas (Fuel Oil 6 y Diésel 2).

Falta de un análisis ambiental, en base a su potencial emisor

de gases de efecto invernadero, que certifique o rechace la

viabilidad del “bagazo” de caña de azúcar como combustible.

Carencia de un estudio que establezca un sumidero que

confine los gases de efecto invernadero emitidos por la

generación de vapor de agua en un ingenio azucarero.

1.6 Objetivos

1.6.1 Objetivo general

Verificar por medio de balances de materia y energía la viabilidad, tanto

ambiental como económica y social, de la utilización de la materia orgánica

residual, del proceso de obtención de azúcar de un ingenio azucarero utilizando

como base la caña de azúcar (Saccharum Officinarum), como combustible en

comparación de sus similares comerciales de origen fósil (Fuel Oil 6 y Diésel 2),

y establecimiento de un medio de captura de los gases de efecto invernadero

(GEI) emitidos en el escenario elegido.

1.6.2 Objetivos específicos

Comparar la eficiencia energética del material combustible

(bagazo de caña) con el Fuel Oil 6 y Diésel 2, por medio de

balances de materia y energía.

Establecer un combustible ambientalmente viable para las

operaciones de un ingenio azucarero.

Establecer un sumidero para las emisiones de gases de efecto

invernadero causados por la actividad de un ingenio azucarero.

1.7 Alcance del trabajo

El alcance de este trabajo se basa en la cantidad de residuo de la

obtención de jugo de caña de azúcar, llamado también “bagazo” y que es

utilizado como combustible de caldera para la generación de vapor de

agua y energía eléctrica que se utilizan en los procesos de un ingenio

azucarero ubicado en la ciudad de La Troncal, cantón homónimo,

Provincia del Cañar; indicando que, las emisiones de gases de efecto

invernadero producidos por la combustión tiene efecto local, regional y

global.

1.8 Limitación del tema

Esta limitación temporal consiste en los datos de un ingenio azucarero

durante el periodo de un año, comprendido entre enero de 2015 y enero

de 2016; los datos requeridos son:

Consumo de materia orgánica combustible (bagazo de caña)

Cantidad de jugo de caña extraído

1.9 Variables

1.9.1 Variables independientes

Cantidad de combustible sólido utilizado en el periodo

establecido.

1.9.2 Variables dependientes

Cantidad de gases de efecto invernadero emitidos en base al

combustible sólido utilizado.


combustible líquido teórico en el escenario 1.


combustible líquido teórico en el escenario 2.

CAPITULO 2. MARCO TEÓRICO

Desde la antigüedad, la caña de azúcar (Saccharum Officinarum) fue

conocida por su sabor dulce; la planta es originaria de la zona conocida

actualmente como Nueva Guinea. Su expansión hacia el Indostán se

produjo por migración humana, estableciéndose pequeños cultivos en la

India; estos sembríos así como la tecnología disponible hacían

incompatible a la melaza de caña de azúcar, obtenida por los primeros

pobladores de la actual India, con la miel.

Por medio del comercio entre el Indostán y el Fértil Creciente, la caña de

azúcar (Saccharum Officinarum) llego a ser conocida en la península

arábiga, y por la expansión musulmana, en la Europa mediterránea,

estableciéndose los primeros ingenios azucareros en territorio hispano

insular.

Los ingenios azucareros de la actualidad tienen su origen en las

haciendas coloniales españolas de las Islas Canarias, en este lugar se

utilizaba la caña de azúcar (Saccharum officinarum) para obtener melaza

y de esta fabricar ron y azúcar. El proceso se limitaba a prensar la caña

de azúcar para obtener su jugo (melaza) y de este fabricar alcohol (ron)

por fermentación, su principal producto; y azúcar por evaporación. Cabe

resaltar que en esta locación, la siembra de la planta era imposible,

limitándose a un punto estratégico de fabricación, lejos de las

problemáticas presentadas por las guerras entre musulmanes (Califato de

Córdoba y Al Ándalus) y los Reyes de Castilla, Aragón y Navarra durante

el siglo XV.

A finales del siglo XV y comienzos del siglo XVI, los ingenios azucareros

fueron expandidos por españoles y portugueses a sus colonias en las

Américas, África ecuatorial y el sudeste asiático; el éxito de esto se debió

exclusivamente a la versatilidad que presenta la caña de azúcar

(Saccharum officinarum), originaria de la India, al ser sembrada con éxito

en toda la zona tropical del planeta.

Con la revolución industrial, los mecanismos de obtención de cristales de

azúcar fueron refinándose hasta los actuales, en donde el caldero es el

núcleo del ingenio, a su vez utilizando en desecho orgánico obtenido de la

extracción del jugo de caña de azúcar (Saccharum officinarum), conocido

como bagazo de caña o simplemente bagazo, como combustible para

alimentar de energía a la caldera.

2.1 Descripción de operaciones de un ingenio azucarero

En un ingenio azucarero se obtienen cristales de azúcar utilizando como

materia prima el jugo de caña de azúcar (Saccharum officinarum) a través

de varias etapas.

2.1.1 Fase 1. Siembra y traslado de la materia prima

La caña de azúcar (Saccharum officinarum) es una planta que almacena

grandes cantidades de sacarosa mezclada con agua en sus tallos, por lo

cual es ideal para la extracción de este compuesto en forma de cristales

de azúcar. La caña es sembrada con trozo de ejemplares adultos en

invierno, el crecimiento de las plantas en los cañaverales tarda

aproximadamente un año, la etapa de cosecha de las plantas se conoce

como Zafra.

La caña de azúcar (Saccharum officinarum) es segada, despojada de sus

hojas quedando solo el tallo jugoso, este es pesado en lotes y trasladado

hacia el ingenio para su procesamiento. En esta etapa se determina,

estadísticamente a través de muestreos, el contenido de sacarosa de

cada lote.

2.1.2 Fase 2: Operación unitaria de molienda

La caña de azúcar (Saccharum officinarum) es cortada utilizando cuchillas

automáticas y se extrae la fibra, esto como paso previo a la molienda en

sí de la pulpa jugosa para extraer el líquido rico en sacarosa. La molienda

se ejecuta con un sistema de molinos en serie, utilizando filtros para la

retención de los sólidos que conformaran parte del bagazo. Se utiliza

agua a contra corriente para mejorar la extracción del jugo de sacarosa.

2.1.3 Fase 3: Clarificación del jugo de caña

El jugo de caña extraído, rico en sacarosa, debe ser clarificado, esto se

efectúa en máquinas clarificadoras donde decantan las impurezas que ha

arrastrado el proceso anterior; en la parte superior del clarificador se

extrae el jugo hacia el siguiente proceso.

El sedimento del clarificador es reprocesado para extraer la sacarosa que

este contiene, esto se realiza utilizando filtros para la extracción de

sacárido. El desecho resultante se dispone como orgánico.

2.1.4 Fase 4: Operación unitaria de evaporación

El jugo de caña clarificado es dispuesto en evaporadores para eliminar el

agua que este contiene, sin alterar las características organolépticas de la

sacarosa, avilantando principalmente la caramelizarían del producto. Por

norma general se utilizan evaporadores en serie para aprovechar el vapor

de agua producido.

Para el funcionamiento de los evaporadores se requiere de la energía de

una calderas, es en este punto donde se generan los gases de efecto

invernadero objeto del presente tema de titulación, pues el caldero utiliza

el bagazo de caña que se formó en la fase 2.

2.1.5 Fase 5: Operación unitaria de cristalización

El jugo de caña condensado, con un 20% de agua en comparación al que

ingreso a la línea de evaporación, ingresa a la línea de evaporación

continua para cristalizar la sacarosa. Como en el proceso anterior, se

evita la caramelizarían del jugo efectuado la evaporación al vacío y a baja

temperatura, logrando los cristales que se conocen comercialmente.

Al igual que la fase anterior, esta requiere de la energía de un caldero,

cuyo funcionamiento emite gases de efecto invernadero por el consumo

del bagazo de caña.

2.1.6 Fase 6: Separación de los cristales

Luego de la evaporación continua al vacío y baja temperatura de la fase

anterior, se obtiene una mezcla de cristales de azúcar y miel de caña, los

cuales deben ser separados utilizado centrifugas; el producto de esta

acción es azúcar conocida como cruda que presenta aun coloración

oscura y miel de caña que es retornada a la etapa de cristalización. Este

proceso utiliza cristales de azúcar como base para que se formen más.

2.1.7 Fase 7: Refinación del azúcar

Los cristales finales son refinados utilizando agua para disolverlos,

nuevamente clarificados por medio de aireación donde los sedimentos

que daban el color característico a los cristales es separado del líquido

clarificado, este es filtrado para extraer más impurezas y que es

nuevamente cristalizado, la miel de caña obtenida en este proceso es

retornada a la fase 4; como resultado final se obtienen los cristales de

azúcar refinada húmeda que es nuevamente centrifugada previo

envasado y despacho para ser comercializada.

2.2 Gases de efecto invernadero

Como toda actividad industrial, un ingenio azucarero produce gases de

efecto invernadero de forma directa como indirecta.

Los gases de efecto invernadero que se producen por la obtención de

cristales de azúcar del jugo de la especie Saccharum Officinarum son:

Dióxido de carbono

Metano

Óxido de nitrógeno.

Estos gases serán cuantificados en función del desecho orgánico

generado (bagazo), que a su vez es el combustible que es utilizado en la

caldera del ingenio azucarero ejemplo del presente trabajo de titulación.

2.3 Mecanismo de cuantificación de las emisiones

El mecanismo a ser utilizado es el establecido por las directrices

enmarcadas en los siguientes cuerpos aceptados a nivel internacional:

IPCC (Intergovernmental Panel on Climate Change) 2006 para

los inventarios nacionales de gases de efecto invernadero

Protocolo de Gases de Efecto Invernadero, el cual contiene los

valores, en función de dióxido de carbono, del potencial de un

gas para incrementar el calentamiento global.

También se utilizan, como referencias, las directrices de las normativas

internacionales ISO, esquematizadas de la siguiente forma:

14064-1:2006 Parte 1: Especificación con orientación, a nivel

de las organizaciones, para la cuantificación y el informe de las

emisiones y remociones de gases de efecto invernadero

14064-3:2006 Parte 3: Especificación con orientación para la

validación y verificación de declaraciones sobre gases de

efecto invernadero.

14065:2013 Gases de efecto invernadero - Requisitos para los

organismos que realizan la validación y la verificación de gases

de efecto invernadero, para su uso en la acreditación u otras

formas de reconocimientos

2.4 Marcos de referencia

2.4.1 Marco teórico

Panel Intergubernamental del Cambio Climático.

Protocolo de Gases de Efecto Invernadero (GHG).

Protocolo de Kioto sobre el cambio climático.

Protocolo de Montreal.

Norma ISO 14064:2006 Gases de efecto invernadero.

Norma ISO 14065:2013 Gases de efecto invernadero -

Requisitos para los organismos que realizan la validación y la

verificación de gases de efecto invernadero, para su uso en la

acreditación u otras formas de reconocimientos.

Norma ISO 14067:2013 Gases de efecto invernadero - Huella

de carbono de productos - Requisitos y directrices para la

cuantificación y comunicación.

2.4.2 Marco legal

Constitución Política de la República del Ecuador de 2008.

Ley de Gestión Ambiental: R.O. 245 – 30 de Julio de 1999.

Legislación Ambiental Secundaria del Ministerio del Ambiente:

R.O. 725 – 16 de diciembre, 2002.

Este cuerpo legal es el vigente dentro de la República del Ecuador, área

de influencia directa e indirecta de los efectos ambientales de los gases

de efecto invernadero emitidos por el ingenio azucarero tomado como

ejemplo para el presente trabajo de titulación.

CAPITULO 3. DESARROLLO DE LOS ESCENARIOS

3.1 Base de cálculo

3.1.1 Emisión de gases de efecto invernadero en zafra 2015

Los gases de efecto invernadero son inherentes a las actividades

productivas, catalogados en el mejor de los casos como subproductos no

deseados.

La zafra 2015 inicio en junio de citado año y culmino en enero de 2016;

para la línea base de los escenarios, se consideran las siguientes

variables:

Caña de azúcar (Saccharum Officinarum) cosechada.

Residuo orgánico (bagazo de caña) obtenido.

Energía eléctrica generada.

Dentro del ingenio azucarero, matriz del presente trabajo de titulación, el

residuo orgánico (bagazo de caña) es utilizado en su totalidad como

combustible, siendo esta información la base de cálculo; pues de su masa

se puede, con las fórmulas adecuadas de balance de materia y energía,

obtener la cantidad de gases de efecto invernadero emitidos durante el

periodo en que sea utilizado.

TABLA 01. BALANCE GENERAL ZAFRA 2015.

Descripción

Zafra 2015

Caña

cosechada Unidad

Residuo

obtenido Unidad

Energía

eléctrica

generada

Unidad

Julio 2015 219.755,60 Tn 63.871,32 Tn 12.182,67 MWh

Agosto 2015 318.798,72 Tn 90.881,08 Tn 16.548,38 MWh

Septiembre 2015 257.818,09 Tn 76.696,81 Tn 14.951,83 MWh

Octubre 2015 324.800,11 Tn 95.876,62 Tn 18.392,18 MWh

Noviembre 2015 274.275,99 Tn 87.109,09 Tn 16.552,43 MWh

Diciembre 2015 281.937,78 Tn 84.080,62 Tn 9.405,53 MWh

Enero 2016 16.352,91 Tn 5.057,28 Tn 0,00 MWh

Total 1’693.739,20 Tn 503.572,82 Tn 88.033,02 MWh

FUENTE: INGENIO AZUCARERO.

ELABORADO POR: JORGE ENRIQUE PLAZA RODRÍGUEZ.

Como se observa en la tabla precedente, el ingenio es autosustentable

durante seis (6) meses de cada año, en el periodo comprendido entre

junio y diciembre, utilizando el desecho orgánico que se genera por la

extracción del jugo dulce que se obtiene de la caña de azúcar

(Saccharum Officinarum), conocido en el medio como “bagazo de caña” o

simplemente “bagazo”.

3.1.2 Energía eléctrica generada

Los ingenios azucareros requieren de un suministro constante de vapor

de agua mientras están en operaciones, periodo conocido como zafra; sin

embargo, la fuerza que tiene este vapor puede ser utilizada para generar

energía eléctrica, usando el principio de dinamo, se intercala en la línea

un sistema de aspas que se conecten a un generador eléctrico.

TABLA 02. ENERGÍA ELÉCTRICA GENERADA.

Mes

Zafra 2015

Residuo

obtenido Unidad

Energía eléctrica Unidad

Generado Consumido Excedente

Julio 2015 63.871,32 Tn 12.182,67 6.452,73 5.729,95 MWh

Agosto 2015 90.881,08 Tn 16.548,38 9.275,18 7.273,19 MWh

Septiembre 2015 76.696,81 Tn 14.951,83 7.609,80 7.342,02 MWh

Octubre 2015 95.876,62 Tn 18.392,18 9.056,36 9.335,82 MWh

Noviembre 2015 87.109,09 Tn 16.552,43 7.949,31 8.603,12 MWh

Diciembre 2015 84.080,62 Tn 9.405,53 4.696,91 4.708,63 MWh

Enero 2016 5.057,28 Tn 0,00 0,00 0,00 MWh

Total 503.572,82 Tn 88.033,02 45.040,30 42.992,73 MWh

FUENTE: INGENIO AZUCARERO.


El excedente de energía eléctrica generada es entregado al Sistema

Nacional Interconectado (SNI) del Ecuador.

3.1.3 Deducción de fórmulas

Para la obtención de las cantidades de gases de efecto invernadero

emitidos, se recurre al capítulo 2 de las “Directrices del IPCC de 2006

para los inventarios nacionales de gases de efecto invernadero”, dentro

del cual se especifican los valores de estas emisiones en función de la

equivalencia energética del material utilizado como combustible.

TABLA 03. ENERGÍA POR MASA DE BAGAZO DE CAÑA.

Tipo Valor

Biocombustibles solidos

Otra biomasa solida primaria 11,6

TJ

Gg

FUENTE: IPCC, 2006.


La misma fuente indica la relación entre la cantidad de energía que

produce un combustible y la masa de gases de efecto invernadero

emitidos, esto fundamental para el establecimiento de fórmulas que

permitan cuantificar estos últimos.

TABLA 04. GASES DE EFECTO INVERNADERO EMITIDOS POR EL BAGAZO DE

CAÑA.

Tipo Gas de efecto invernadero Valor Unidad

Biocombustibles solidos

Otra biomasa solida primaria

Dióxido de carbono 100.000 Kg CO2

TJ

Metano 30 Kg CH4

TJ

Óxido de nitrógeno 4 Kg N2O

TJ

FUENTE: IPCC, 2006.


Con estos datos, se establecen las fórmulas para la obtención de los

valores, en toneladas, de los gases de efecto invernadero emitidos por el

consumo de este combustible.

TABLA 05. FORMULAS PARA OBTENCIÓN DE VALORES DE GASES DE EFECTO

INVERNADERO.

Descripción Formula

Dióxido de

carbono

𝑀 𝑇𝑛 𝐵 ∙ 1 𝐺𝑔 𝐵

1000 𝑇𝑛 𝐵∙

11,6 𝑇𝐽 𝐵

1 𝐺𝑔 𝐵∙

100000 𝐾𝑔 𝐶𝑂2

1 𝑇𝐽 𝐵∙

1 𝑇𝑛 𝐶𝑂2

1000 𝐾𝑔 𝐶𝑂2

= 𝑋1 𝑇𝑛 𝐶𝑂2

Metano 𝑀 𝑇𝑛 𝐵 ∙

1 𝐺𝑔 𝐵

1000 𝑇𝑛 𝐵∙

11,6 𝑇𝐽 𝐵

1 𝐺𝑔 𝐵∙

30 𝐾𝑔 𝐶𝐻4

1 𝑇𝐽 𝐵∙

1 𝑇𝑛 𝐶𝐻4

1000 𝐾𝑔 𝐶𝐻4

= 𝑌1 𝑇𝑛 𝐶𝐻4

Oxido de

nitrógeno

𝑀 𝑇𝑛 𝐵 ∙ 1 𝐺𝑔 𝐵

1000 𝑇𝑛 𝐵∙

11,6 𝑇𝐽 𝐵

1 𝐺𝑔 𝐵∙

4 𝐾𝑔 𝑁2𝑂

1 𝑇𝐽 𝐵∙

1 𝑇𝑛 𝑁2𝑂

1000 𝐾𝑔 𝑁2𝑂

= 𝑍1 𝑇𝑛 𝑁2𝑂

Dónde: B = Cantidad de bagazo de caña.


La medición de la cantidad de gases se normaliza en función de la

capacidad del dióxido de carbono en aumentar el efecto invernadero,

utilizando como base para este cálculo la siguiente tabla:

TABLA 06. EQUIVALENCIAS DE EMISIONES DE GASES DE EFECTO

INVERNADERO EN FUNCIÓN DE DIÓXIDO DE CARBONO.

Gas de efecto

invernadero base

Gas de efecto

invernadero equivalente Relación

Metano Dióxido de carbono 1 : 25

Óxido de nitrógeno Dióxido de carbono 1 : 298

FUENTE: IPCC FOURTH ASSESSMENT REPORT, 2007.


3.2 Escenario 1: uso de bagazo de caña como combustible

Con las formulas establecidas en el apartado anterior, se realiza el cálculo

de la cantidad de gases de efecto invernadero producidos por el consumo

de “bagazo” durante los seis (6) meses que este es utilizado como

combustible en un ingenio azucarero.

TABLA 07. GASES DE EFECTO INVERNADERO EMITIDOS POR USO DE BAGAZO

DE CAÑA COMO COMBUSTIBLE.

Escenario 1: combustible bagazo de caña

Mes Dióxido de

carbono Unidad Metano Unidad

Óxido de

nitrógeno Unidad

Julio 2015 74.090,73 Tn 22,23 Tn 2,96 Tn

Agosto 2015 105.422,05 Tn 31,63 Tn 4,22 Tn

Septiembre 2015 88.968,30 Tn 26,69 Tn 3,56 Tn

Octubre 2015 111.216,87 Tn 33,37 Tn 4,45 Tn

Noviembre 2015 101.046,55 Tn 30,31 Tn 4,04 Tn

Diciembre 2015 97.533,52 Tn 29,26 Tn 3,90 Tn

Enero 2016 5.866,45 Tn 1,76 Tn 0,23 Tn

Total 584.144,47 Tn 175,24 Tn 23,37 Tn


Los datos obtenidos sirven para estimar la cantidad de combustibles que

serán requeridos para los escenarios 2 y 3, en los cuales se calcularía

utilizando como combustibles Fuel Oil 6 y Diésel 2 respectivamente.

3.2.1 Cálculo de costo del combustible

El combustible utilizado en el presente escenario no tiene costo, ya que

es un residuo del proceso de elaboración de azúcar, el cual es utilizado

como combustible por su poder calorífico en lugar de ser dispuesto como

un desecho común.

TABLA 08. COSTO ECONÓMICO DEL ESCENARIO 1.

Mes Costo de

bagazo de caña Unidad

Julio 2015 0,00 USD $

Agosto 2015 0,00 USD $

Septiembre 2015 0,00 USD $

Octubre 2015 0,00 USD $

Noviembre 2015 0,00 USD $

Diciembre 2015 0,00 USD $

Enero 2016 0,00 USD $

Total 0,00 USD $


3.3 Escenario 2: uso de Fuel Oil 6 como combustible

3.3.1 Base de cálculo

Para calcular la cantidad de combustible equivalente en Fuel Oil 6 al

“bagazo de caña” que pudiere ser utilizado en el ingenio azucarero, se

utilizara como base el poder energético del combustible seleccionado.

TABLA 09. CARACTERÍSTICAS FUEL OIL 6.

Fuel Oil 6 Valor Unidad

Poder energético 40,4 TJ

Gg

Densidad a 60° F 960 Kg

m3

FUENTES: IPCC, 2006. PETROCOMERCIAL, 2014.


3.3.2 Cantidad requerida de combustible

Para el cálculo de la cantidad de combustible requerido en el escenario 2,

se debe conocer primero la cantidad de energía que emite, al ser

combustionado, el bagazo de caña; con esta información, se procede a

establecer el volumen del combustible seleccionado para el presente

escenario: Fuel Oil 6, mediante la siguiente formula:

TABLA 10. FORMULA PARA COMPARACIÓN ENERGÉTICA DE FUEL OIL 6 COMO

COMBUSTIBLE.


Bagazo de

caña 𝑀 𝑇𝑛 𝐵 ∙

1 𝐺𝑔 𝐵

1000 𝑇𝑛 𝐵∙

11.6 𝑇𝐽 𝐵

1 𝐺𝑔 𝐵 = 𝐾 𝑇𝐽

Fuel Oil 6 𝐾 𝑇𝐽 ∙ 1 𝐺𝑔 𝐹

40.4 𝑇𝐽∙

1000000 𝐾𝑔 𝐹

1 𝐺𝑔 𝐹∙

1 𝑚3 𝐹

960 𝐾𝑔 𝐹∙

264.17 𝐺𝑙 𝐹

1 𝑚3 𝐹= 𝑁 𝐺𝑙 𝐹


F = Cantidad de Fuel Oil 6.


Con esta fórmula se obtiene la cantidad en galones de combustible

requerido para reemplazar al bagazo de caña, asimismo esta información

será utilizada para el cálculo de los gases de efecto invernadero que

emite el escenario 2.

TABLA 11. EQUIVALENCIAS DE COMBUSTIBLES PARA ESCENARIO 2.

Mes Equivalencias

Bagazo de caña Unidad Fuel Oil 6 Unidad

Julio 2015 63.871,32 Tn 5’046.592,26 Gl

Agosto 2015 90.881,08 Tn 7’180.683,93 Gl

Septiembre 2015 76.696,81 Tn 6’059.958,69 Gl

Octubre 2015 95.876,62 Tn 7’575.390,70 Gl

Noviembre 2015 87.109,09 Tn 6’882.652,32 Gl

Diciembre 2015 84.080,62 Tn 6’643.366,96 Gl

Enero 2016 5.057,28 Tn 399.585,47 Gl

Total 503.572,82 Tn 39’788.230,32 Gl


3.3.3 Cálculo de gases de efecto invernadero emitidos

Para la cuantificación de las emisiones de gases de efecto invernadero

por el uso del combustible seleccionado para el presente escenario, se

recurre a las fórmulas que se expresan en la siguiente tabla.


INVERNADERO DE FUEL OIL 6 COMO COMBUSTIBLE.


Dióxido de

carbono

𝑁 𝐺𝑙 𝐹 ∙ 1 𝑚3 𝐹

264,17 𝐺𝑙 𝐹∙

960 𝐾𝑔 𝐹

1 𝑚3 𝐹∙

1 𝐺𝑔 𝐹

1000000 𝐾𝑔 𝐹∙

40,4 𝑇𝐽

1 𝐺𝑔 𝐹

∙77400 𝐾𝑔 𝐶𝑂2

1 𝑇𝐽∙


1000 𝐾𝑔 𝐶𝑂2 = 𝑋2 𝑇𝑛 𝐶𝑂2

Metano


264,17 𝐺𝑙 𝐹∙

960 𝐾𝑔 𝐹

1 𝑚3 𝐹∙

1 𝐺𝑔 𝐹

1000000 𝐾𝑔 𝐹∙

40,4 𝑇𝐽

1 𝐺𝑔 𝐹

∙3 𝐾𝑔 𝐶𝐻4

1 𝑇𝐽∙


1000 𝐾𝑔 𝐶𝐻4 = 𝑌2 𝑇𝑛 𝐶𝐻4

Óxido de

nitrógeno


264,17 𝐺𝑙 𝐹∙

960 𝐾𝑔 𝐹

1 𝑚3 𝐹∙

1 𝐺𝑔 𝐹

1000000 𝐾𝑔 𝐹∙

40,4 𝑇𝐽

1 𝐺𝑔 𝐹

∙0,6 𝐾𝑔 𝑁2𝑂

1 𝑇𝐽∙


1000 𝐾𝑔 𝑁2𝑂 = 𝑍2 𝑇𝑛 𝑁2𝑂

Dónde: F = Cantidad de Fuel Oil 6.


Con estas se realiza el cálculo de la cantidad de gases de efecto

invernadero producidos por el consumo de Fuel Oil 6 en como

combustible sustituto del “bagazo de caña” durante los seis (6) meses de

zafra.

TABLA 13. GASES DE EFECTO INVERNADERO EMITIDOS POR USO DE FUEL OIL

6 COMO COMBUSTIBLE.

Escenario 2: combustible Fuel Oil 6

Mes Dióxido de


Óxido de

nitrógeno Unidad

Julio 2015 57346,22 Tn 2,22 Tn 0,44 Tn

Agosto 2015 81596,67 Tn 3,16 Tn 0,63 Tn

Septiembre 2015 68861,47 Tn 2,67 Tn 0,53 Tn

Octubre 2015 86081,86 Tn 3,34 Tn 0,67 Tn

Noviembre 2015 78210,03 Tn 3,03 Tn 0,61 Tn

Diciembre 2015 75490,94 Tn 2,93 Tn 0,59 Tn

Enero 2016 4540,63 Tn 0,18 Tn 0,04 Tn

Total 452127,82 Tn 17,52 Tn 3,50 Tn



El costo económico del combustible seleccionado (Fuel Oil 6) se calcula

utilizando el precio referencial de Petrocomercial.

TABLA 14. FORMULA PARA CÁLCULO DE COSTO DEL COMBUSTIBLE FUEL OIL

6.


Fuel Oil 6 𝑁 𝐺𝑙 𝐹 ∙ 𝑈𝑆𝐷 $ 0,6944

1 𝐺𝑙 𝐹 = 𝑈𝑆𝐷 $ 𝑊

Dónde: F = Cantidad de Fuel Oil 6.

FUENTE: PETROCOMERCIAL, 2015.


Esta ecuación muestra el costo del combustible seleccionado para el

presente escenario.


Mes Costo de Fuel

Oil 6 Unidad

Julio 2015 3’504.353,66 USD $

Agosto 2015 4’986.266,92 USD $

Septiembre 2015 4’208.035,31 USD $

Octubre 2015 5’260.351,31 USD $

Noviembre 2015 4’779.313,77 USD $

Diciembre 2015 4’613.154,01 USD $

Enero 2016 277.472,15 USD $

Total 27’628.947,13 USD $


3.4 Escenario 3: uso de Diésel 2 como combustible

3.4.1 Base de cálculo

Para calcular la cantidad de combustible equivalente al “bagazo de caña”

que pudiere ser utilizado en el ingenio azucarero, se utilizara como base

el poder energético del combustible seleccionado: Diésel 2.

TABLA 16. CARACTERÍSTICAS DIÉSEL 2.

Fuel Oil 6 Valor Unidad

Poder energético 43 TJ

Gg

Densidad a 60° F 845 Kg

m3

FUENTES: IPCC, 2006. PETROCOMERCIAL, 2014.


3.4.2 Cantidad requerida de combustible

Para el cálculo de la cantidad de combustible requerido en el escenario 3,

se debe conocer primero la cantidad de energía que emite, al ser

combustionado, el bagazo de caña; con esta información, se procede a

establecer el volumen del combustible seleccionado para el presente

escenario: Diésel 2, mediante la siguiente formula:

TABLA 17. FORMULA PARA COMPARACIÓN ENERGÉTICA DE DIÉSEL 2 COMO

COMBUSTIBLE.


Bagazo de

caña 𝑀 𝑇𝑛 𝐵 ∙

1 𝐺𝑔 𝐵

1000 𝑇𝑛 𝐵∙

11.6 𝑇𝐽 𝐵

1 𝐺𝑔 𝐵 = 𝐾 𝑇𝐽

Diésel 2 𝐾 𝑇𝐽 ∙ 1 𝐺𝑔 𝐷

43 𝑇𝑗∙

1000000 𝐾𝑔 𝐷

1 𝐺𝑔 𝐷∙

1 𝑚3 𝐷

845 𝐾𝑔 𝐷∙

264.17 𝐺𝑙 𝐷

1 𝑚3 𝐷= 𝑂 𝐺𝑙 𝐷


D = Cantidad de Diésel 2.


Con esta fórmula se obtiene la cantidad en galones de combustible

requerido para reemplazar al bagazo de caña, asimismo esta información

será utilizada para el cálculo de los gases de efecto invernadero que

emite el escenario 3.

TABLA 18. EQUIVALENCIAS DE COMBUSTIBLES PARA ESCENARIO 3.

Mes Equivalencias

Bagazo de caña Unidad Fuel Oil 6 Unidad

Julio 2015 63.871,32 Tn 4’741.449,47 Gl

Agosto 2015 90.881,08 Tn 6’746.503,04 Gl

Septiembre 2015 76.696,81 Tn 5’693.542,58 Gl

Octubre 2015 95.876,62 Tn 7’117.343,82 Gl

Noviembre 2015 87.109,09 Tn 6’466.491,95 Gl

Diciembre 2015 84.080,62 Tn 6’241.675,00 Gl

Enero 2016 5.057,28 Tn 375.424,48 Gl

Total 503.572,82 Tn 37’382.430,34 Gl


3.4.3 Cálculo de gases de efecto invernadero emitidos

Para la cuantificación de las emisiones de gases de efecto invernadero

por el uso del combustible seleccionado para el presente escenario, se

recurre a las fórmulas que se expresan en la siguiente tabla.


INVERNADERO DE DIÉSEL 2 COMO COMBUSTIBLE.


Dióxido de

carbono

𝑂 𝐺𝑙 𝐷 ∙ 1 𝑚3 𝐷

264,17 𝐺𝑙 𝐷∙

845 𝐾𝑔 𝐷

1 𝑚3 𝐷∙

1 𝐺𝑔 𝐷

1000000 𝐾𝑔 𝐷∙

43 𝑇𝐽

1 𝐺𝑔 𝐷

∙74100 𝐾𝑔 𝐶𝑂2

1 𝑇𝐽∙


1000 𝐾𝑔 𝐶𝑂2 = 𝑋3 𝑇𝑛 𝐶𝑂2

Metano


264,17 𝐺𝑙 𝐷∙

845 𝐾𝑔 𝐷

1 𝑚3 𝐷∙

1 𝐺𝑔 𝐷

1000000 𝐾𝑔 𝐷∙

43 𝑇𝐽

1 𝐺𝑔 𝐷

∙3 𝐾𝑔 𝐶𝐻4

1 𝑇𝐽∙


1000 𝐾𝑔 𝐶𝐻4 = 𝑌3 𝑇𝑛 𝐶𝐻4

Óxido de

nitrógeno


264,17 𝐺𝑙 𝐷∙

845 𝐾𝑔 𝐷

1 𝑚3 𝐷∙

1 𝐺𝑔 𝐷

1000000 𝐾𝑔 𝐷∙

43 𝑇𝐽

1 𝐺𝑔 𝐷

∙0,6 𝐾𝑔 𝑁2𝑂

1 𝑇𝐽∙


1000 𝐾𝑔 𝑁2𝑂 = 𝑍3 𝑇𝑛 𝑁2𝑂

Dónde: F = Cantidad de Diésel 2.


Con estas se realiza el cálculo de la cantidad de gases de efecto

invernadero producidos por el consumo de Diésel 2 en como combustible

sustituto del “bagazo de caña” durante los seis (6) meses de zafra.

TABLA 20. GASES DE EFECTO INVERNADERO EMITIDOS POR USO DE DIÉSEL 2

COMO COMBUSTIBLE.

Escenario 1: combustible bagazo de caña

Mes Dióxido de


Óxido de

nitrógeno Unidad

Julio 2015 48324,52 Tn 1,96 Tn 0,39 Tn

Agosto 2015 68759,89 Tn 2,78 Tn 0,56 Tn

Septiembre 2015 58028,19 Tn 2,35 Tn 0,47 Tn

Octubre 2015 72539,47 Tn 2,94 Tn 0,59 Tn

Noviembre 2015 65906,03 Tn 2,67 Tn 0,53 Tn

Diciembre 2015 63614,71 Tn 2,58 Tn 0,52 Tn

Enero 2016 3826,30 Tn 0,15 Tn 0,03 Tn

Total 380999,11 Tn 15,43 Tn 3,09 Tn



El costo económico del combustible seleccionado (Diésel 2) se calcula

utilizando el precio referencial de Petrocomercial.

TABLA 21. FORMULA PARA CÁLCULO DE COSTO DEL COMBUSTIBLE.


Diésel 2 𝑂 𝐺𝑙 𝐷 ∙ 𝑈𝑆𝐷 $ 0,900704

1 𝐺𝑙 𝐷 = 𝑈𝑆𝐷 $ 𝑊

Dónde: D = Cantidad de Diésel 2.

FUENTE: PETROCOMERCIAL, 2015.


Esta ecuación muestra el costo del combustible seleccionado para el

presente escenario.


Mes Costo de Fuel

Oil 6 Unidad

Julio 2015 4’270.642,50 USD $

Agosto 2015 6’076.602,28 USD $

Septiembre 2015 5’128.196,57 USD $

Octubre 2015 6’410.620,05 USD $

Noviembre 2015 5’824.395,16 USD $

Diciembre 2015 5’621.901,64 USD $

Enero 2016 338.146,33 USD $

Total 33’670.504,54 USD $


3.5 Evaluación de los escenarios

Una vez que cuantificadas las emisiones de cada escenario, se procede a

evaluarlos, con la finalidad de encontrar el idóneo no solo ambientalmente

sustentable sino sostenible, lo que implica la comparación del costo

económico de los combustibles propuestos.

Para las evaluaciones se toma como base los datos obtenidos en la

cuantificación, tanto de emisión de gases de efecto invernadero como de

costo económico, del escenario 1, el cual es utilizado actualmente por el

ingenio azucarero tomado como fundamento del presente trabajo de

titulación.

3.5.1 Evaluación del escenario 2 frente al escenario 1

La evaluación consiste en comparar la cantidad de gases de efecto

invernadero emitidos por el consumo del combustible propuesto (Fuel Oil

6) en cantidad que asegure la misma energía, previamente medida en

Tera Joules (TJ), que provee el bagazo de caña utilizado actualmente, así

como su costo económico.

Para una eficiente comparación, el volumen del combustible propuesto

será expresado en masa.

TABLA 23. COMPARACIÓN DE EMISIÓN DE GASES DE EFECTO INVERNADERO

ENTRE ESCENARIO 1 Y ESCENARIO 2.

Escenario Dióxido de

carbono Metano

Óxido de

nitrógeno Unidad

Escenario 1: Combustible

Bagazo de caña 584144,47 175,24 23,37 Tn


Fuel Oil 6 452127,82 17,52 3,50 Tn


Como se observa en la tabla 23, la cantidad de gases de efecto

invernadero emitida es menor utilizando Fuel Oil 6 en lugar de bagazo de

caña, en un porcentaje de 1,29% para el dióxido de carbono, 10,00% para

el metano y 6,67% para el óxido de nitrógeno; esto indica que

ambientalmente es viable.

TABLA 24. COMPARACIÓN DE MASAS Y COSTOS ENTRE ESCENARIO 1 Y

ESCENARIO 2.

Combustible Bagazo de caña Fuel Oil 6

Mes Masa real Unidad Costo

real Unidad

Masa

teórica Unidad

Costo

teórico Unidad

Julio 2015 63.871,32 Tn 0,00 USD $ 18.339,29 Tn 3’504.353,66 USD $

Agosto 2015 90.881,08 Tn 0,00 USD $ 26.094,57 Tn 4’986.266,92 USD $

Septiembre 2015 76.696,81 Tn 0,00 USD $ 22.021,86 Tn 4’208.035,31 USD $

Octubre 2015 95.876,62 Tn 0,00 USD $ 27.528,93 Tn 5’260.351,31 USD $

Noviembre 2015 87.109,09 Tn 0,00 USD $ 25.011,52 Tn 4’779.313,77 USD $

Diciembre 2015 84.080,62 Tn 0,00 USD $ 24.141,96 Tn 4’613.154,01 USD $

Enero 2016 5.057,28 Tn 0,00 USD $ 1.452,09 Tn 277.472,15 USD $

Total 503.572,82 Tn 0,00 USD $ 144.590,22 Tn 27’628.947,13 USD $


Como se aprecia en la tabla 24, el costo del reemplazo de bagazo de

caña en con combustible líquido Fuel Oil 6 tendría un costo, al año 2015,

de Veinte y siete millones seiscientos veinte y ocho mil novecientos

cuarenta y siete con 13/100 dólares de los Estados Unidos de

Norteamérica (USD $ 27’628.947,13), lo cual califica como alto costo

económico al presentar ocho (8) cifras; esto indica que ambientalmente no

es sustentable.

3.5.2 Evaluación del escenario 3 frente al escenario 1

La evaluación consiste en comparar la cantidad de gases de efecto

invernadero emitidos por el consumo del combustible propuesto (Diésel 2)

en cantidad que asegure la misma energía, previamente medida en Tera

Joules (TJ), que provee el bagazo de caña utilizado actualmente, así

como su costo económico.

Para una eficiente comparación, el volumen del combustible propuesto

será expresado en masa.

TABLA 25. COMPARACIÓN DE EMISIÓN DE GASES DE EFECTO INVERNADERO

ENTRE ESCENARIO 1 Y ESCENARIO 3.


carbono Metano

Óxido de

nitrógeno Unidad


Bagazo de caña 584144,47 175,24 23,37 Tn


Diésel 2 380999,11 15,43 3,09 Tn


Como se observa en la tabla 23, la cantidad de gases de efecto

invernadero emitida es menor utilizando Fuel Oil 6 en lugar de bagazo de

caña, en un porcentaje de 1,53% para el dióxido de carbono, 11,36% para

el metano y 7,57% para el óxido de nitrógeno; esto indica que

ambientalmente es viable.

TABLA 26. COMPARACIÓN DE MASAS Y COSTOS ENTRE ESCENARIO 1 Y

ESCENARIO 3.

Combustible Bagazo de caña Diésel 2

Mes Masa real Unidad Costo

real Unidad

Masa

teórica Unidad

Costo

teórico Unidad

Julio 2015 63.871,32 Tn 0,00 USD $ 15.166,34 Tn 4’270.642,50 USD $

Agosto 2015 90.881,08 Tn 0,00 USD $ 21.579,85 Tn 6’076.602,28 USD $

Septiembre 2015 76.696,81 Tn 0,00 USD $ 18.211,78 Tn 5’128.196,57 USD $

Octubre 2015 95.876,62 Tn 0,00 USD $ 22.766,05 Tn 6’410.620,05 USD $

Noviembre 2015 87.109,09 Tn 0,00 USD $ 20.684,19 Tn 5’824.395,16 USD $

Diciembre 2015 84.080,62 Tn 0,00 USD $ 19.965,07 Tn 5’621.901,64 USD $

Enero 2016 5.057,28 Tn 0,00 USD $ 1.200,86 Tn 338.146,33 USD $

Total 503.572,82 Tn 0,00 USD $ 119.574,15 Tn 33’670.504,54 USD $


Como se aprecia en la tabla 26, el costo del reemplazo de bagazo de

caña en con combustible líquido Diésel 2 tendría un costo, al año 2015,

de Treinta y tres millones seiscientos setenta mil quinientos cuatro con

54/100 dólares de los Estados Unidos de Norteamérica (USD $

33’670.504,54), lo cual califica como alto costo económico al presentar

ocho (8) cifras y superando en Seis millones cuarenta y un mil quinientos

cincuenta y siete con 41/100 dólares de los Estados Unidos de

Norteamérica (USD $ 6’041.557,41); esto indica que ambientalmente no

es sustentable.

3.6 Normalización de los gases de efecto invernadero

Para conocer la potencia de efecto invernadero de un gas, este es

expresado en función de la cantidad de dióxido de carbono necesaria

para igualarlo; por lo cual se deben normalizar los dos (2) gases emitidos

y calculados por las actividades de un ingenio azucarero; esta relación fue

presentada en la tabla 06. Equivalencias de emisiones de gases de efecto

invernadero en función de dióxido de carbono, del presente trabajo de

titulación.

TABLA 27. VALORES DE GASES DE EFECTO INVERNADERO EXPRESADOS

COMO MASA DE DIÓXIDO DE CARBONO.


carbono Metano

Dióxido de

carbono

equivalente

de Metano

Óxido de

nitrógeno

Dióxido de

carbono

equivalente

de Óxido

de

nitrógeno

Dióxido de

carbono

total

(Xt)

Unidad

Combustible

Bagazo de caña 584144,47 175,24 4381,08 23,37 6963,00 595488,56 Tn

Combustible

Fuel Oil 6 452127,82 17,52 438,11 3,50 1044,45 453610,38 Tn

Combustible

Diésel 2 380999,11 15,43 385,63 3,09 919,33 382304,07 Tn

FUENTE: IPCC FOURTH ASSESSMENT REPORT, 2007


Una vez obtenido este valor se puede hacer una comparación más

efectiva de la cantidad de gases emitidos expresados como dióxido de

carbono, que aumentaran el efecto invernadero existente por la

contaminación aérea.

GRÁFICO 01. DIÓXIDO DE CARBONO TOTAL EMITIDO POR ESCENARIO.


Este cálculo es fundamentar tanto para una comparación definida en un

solo gas, y a su vez, la estimación de un sumidero que absorba el dióxido

de carbono emitido y compense el efecto de los restantes gases: metano

y óxido de nitrógeno, como si estos se tratasen de anhídrido carbónico.

3.7 Selección del escenario idóneo

Una vez completados los cálculos para la cuantificación de las emisiones

en los escenarios, su normalización a dióxido de carbono, así como la

comparación económica de los mismos, se procede a la selección del

escenario definitivo y su respectiva justificación; para lo cual se presenta

la siguiente tabla, la cual recaba la información esencial para realizar esta

elección.

TABLA 28. COMPARACIÓN GENERAL DE LOS ESCENARIOS.

Descripción Combustible

Bagazo de caña

Combustible

Fuel Oil 6

Combustible

Diésel 2 Unidad

Cantidad de

combustible 503.572,82 144.590,22 119.574,15 Tn

Costo económico 0,00 27’628.947,13 33’670.504,54 USD $

Gas de efecto

invernadero emitido 595.488,56 453.610,38 382.304,07 Tn CO2


La información de la tabla 28 es fundamental para la elección del

escenario que sea ambientalmente sostenible y sustentable.

La información recabada sustenta el escenario 1, ya que es

ambientalmente sustentable al consumir un combustible rico en carbono,

el cual degradara con el tiempo en dióxido de carbono por las reacciones

naturales de putrefacción de la materia orgánica efectuada por las

bacterias comunes existentes en todos los entornos.

Asimismo es ambientalmente sustentable ya que al no tener valor el

combustible bagazo de caña es económicamente rentable, en

comparación a los costos anuales de los combustibles propuestos en los

escenarios 2 y 3, que se expresan en más de dos (2) docenas de millones

de dólares de los Estados Unidos de Norteamérica.

GRÁFICO 02. COMPARACIÓN ECONÓMICO - AMBIENTAL DE LOS ESCENARIOS.


Por lo tanto, se define que el escenario 1: uso de bagazo de caña como

combustible, es ambientalmente sustentable y sostenible; con esta

información se procede al cálculo del sumidero de dióxido de carbono,

tomando como guía el pilar fundamental de todo ingenio azucarero: el

cañaveral.

3.8 Sumidero de las emisiones generadas

Para establecer un sumidero de las emisiones generadas por las

actividades de un ingenio azucarero, se parte del requerimiento de este

en sembrar plantas de caña de azúcar (Saccharum Officinarum) para su

crecimiento y cosecha.

Con este antecedente, se establecerá como mecanismo de absorción de

los gases de efecto invernadero generados, el cultivo de caña de azúcar

(Saccharum Officinarum), para lo cual se calculara la cantidad de hectáreas

a ser sembradas con los datos obtenidos del escenario 1, así como su

comparación con la capacidad de siembra actual del ingenio azucarero.

3.8.1 Cálculo de la cantidad de hectáreas a ser sembradas

La caña de azúcar (Saccharum Officinarum) es una planta tropical versátil,

la cual ha sido definida tipo C4 acorde a su capacidad de absorción y

fijación de dióxido de carbono; estableciendo como relación convencional

una absorción media de 30 (treinta) toneladas de dióxido de carbono

anuales por media hectárea de cañaveral. La ecuación para determinar la

cantidad de hectáreas a ser sembradas.

GRÁFICO 03. SACCHARUM OFFICINARUM.

FUENTE: KOEHLER, 1887.

TABLA 29. CANTIDAD DE HECTÁREAS DE CAÑA DE AZÚCAR POR SEMBRAR EN

BASE DEL DIÓXIDO DE CARBONO TOTAL EMITIDO.


Cálculo de

hectáreas a

sembrar

𝑋𝑡 𝑇𝑛 𝐶𝑂2 ∙ 0,5 𝐻𝑎

30 𝑇𝑛 𝐶𝑂2 = 𝑆 𝐻𝑎

FUENTE: www.lameca.org/dossiers/canne/4_esp.htm, 2011.


Con esta ecuación, se obtienen los datos necesarios para verificar si la

actual capacidad del ingenio azucarero, de veinte y tres mil doscientos

sesenta y dos hectáreas de cañaveral (23262 Ha) abastecen para la

absorción del dióxido de carbono calculado para el escenario 1.

TABLA 30. COMPARACIÓN DE HECTÁREAS DE CAÑAVERAL EXISTENTES Y

TEÓRICOS REQUERIDOS COMO SUMIDERO DE CARBONO.

Descripción Valor Unidad

Dióxido de carbono total emitido 595488,56 Tn CO2

Hectáreas de sembrío de caña de

azúcar requeridos 9924,81 Ha

Hectáreas de sembrío de caña de

azúcar existentes 23262,00 Ha

Dióxido de carbono absorbido por el

cañaveral existente 1395720,00 Tn CO2

Relación absorción - emisión dióxido de

carbono 2,34 -

FUENTE: INGENIO AZUCARERO, 2015.


Con esto se establece la viabilidad de la plantación de caña de azúcar

(Saccharum Officinarum), la cual excede en absorción 2,34 veces la

cantidad de gases de efecto invernadero (normalizados a dióxido de

carbono) emitidos; verificando, con los cálculos propuestos, la viabilidad

de un ingenio azucarero al ser ambientalmente sustentable y sostenible.

CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

Conclusiones

Luego del análisis de los datos proporcionados por el ingenio azucarero

tomado como ejemplo del presente trabajo de titulación, se concluyen los

siguientes puntos:

Emisión de dióxido de carbono global

El dióxido de carbono global emitido por la combustión de

bagazo de caña de azúcar es un 1,31 veces más alto que el

producido por el uso como combustible del Fuel Oil 6.

El dióxido de carbono global emitido por la combustión de

bagazo de caña de azúcar es un 1,56 veces más alto que el

producido por el uso como combustible del Diésel 2.

Esto indica que el uso de bagazo de caña es más contaminante, con

dióxido de carbono, que cantidades energéticamente similares de Fuel Oil

6 y Diésel 2.

Costo económico

El bagazo de caña de azúcar es un desecho de la producción

de azúcar, por lo cual no tiene costo.

La cantidad de Fuel Oil 6 necesaria para suplir las necesidades

energéticas que otorga el uso del bagazo de caña de azúcar

como combustible, tienen un costo de Veinte y siete millones

seiscientos veinte y ocho mil novecientos cuarenta y siete con

13/100 dólares de los Estados Unidos de Norteamérica (USD $

27’628.947,13).

La cantidad de Diésel 2 necesaria para suplir las necesidades

energéticas que otorga el uso del bagazo de caña de azúcar

como combustible, tienen un costo de Treinta y tres millones

seiscientos setenta mil quinientos cuatro con 54/100 dólares de

los Estados Unidos de Norteamérica (USD $ 33’670.504,54).

Esto indica que el uso de bagazo de caña es económicamente rentable al

no tener costo y en parte ambientalmente viable al reducir la presencia de

este desecho orgánico.

El escenario elegido es en el cual se utiliza bagazo de caña como

combustible, ya que a pesar de tener mayor emisividad de dióxido de

carbono global, los combustibles fósiles (Fuel Oil 6 y Diésel 2) contienen

azufre y metales pesados, los cuales al momento de la combustión

forman otro tipo de gases, los cuales contaminan con gases precursores

de lluvia acida.

Además de estos puntos, el dióxido de carbono emitido por la combustión

de bagazo de caña es absorbido por el mismo cañaveral; ya que

teóricamente se requieren 9924,81 hectáreas de plantación de caña de

azúcar para confinar este gas, el ingenio azucarero dispone de 23262,00

hectáreas, lo cual supera en 2,34 veces lo necesario para confinar el gas

de efecto invernadero emitido.

De utilizarse un combustible fósil, de tendrían 595488,56 toneladas de

dióxido de carbono adicionales a las emitidas por el uso del combustible

fósil usado, sin incluir los gases ácidos producidos.

Recomendaciones

La principal recomendación es ejecutar este tipo de cálculo en los

ingenios azucareros del país, para que dispongan de esta herramienta útil

a la hora de calcular el grueso de las emisiones, requerido para el

establecimiento anual de la huella de carbono por las actividades y la

remediación de los efecto de los gases emitidos a través de la captura

utilizando cobertura vegetal, en este caso la caña de azúcar (Saccharum

Officinarum) como sumidero idóneo.

BIBLIOGRAFÍA

Carvajal M. (2010) Investigación sobre la absorción de CO2 por los

cultivos más representativos. Reino de España.

Petrocomercial EP. (2015) Precios de venta en los terminales de

EP Petroecuador a las comercializadoras. Republica de Ecuador.

Greenhouse Gas Protocol. (2016) Global Warming Potentials.

Estados Unidos de Norteamérica.

IPCC (2007) Cambio climático 2007 Informe de síntesis. Suiza.

Amit G., Kainou K., Tinus P. (2006) Directrices del IPCC de 2006

para los inventarios nacionales de gases de efecto invernadero.

República Francesa.

Oxiquim S.A. (2007) Hoja de datos de seguridad de productos –

Fuel Oil N° 6. República de Chile.

Petrocomercial EP. (2007) Hoja de seguridad – MSDS – Diesel 2.

Republica de Ecuador.

ANEXOS

Página A

julio/2015 agosto/2015 septiembre/2015 octubre/2015 noviembre/2015 diciembre/2015 enero/2016 Total

Caña cosechada 219755.60 318798.72 257818.09 324800.11 274275.99 281937.78 16352.91 1693739.20 Tn

Residuo obtenido 63871.32 90881.08 76696.81 95876.62 87109.09 84080.62 5057.28 503572.82 Tn

Energía eléctrica generada 12182.67 16548.38 14951.83 18392.18 16552.43 9405.53 0.00 88033.02 MWh

155884.28 227917.64 181121.28 228923.49 187166.90 197857.16 11295.63 1190166.38 Tn

29.06 28.51 29.75 29.52 31.76 29.82 30.93 29.73 %

UnidadDescripción

Diferencia

Zafra 2015

0

50000

100000

150000

200000

250000

300000

350000

junio/2015 julio/2015 agosto/2015 septiembre/2015 octubre/2015 noviembre/2015 diciembre/2015 enero/2016

To

ne

lad

as

Mes

Caña cosechada vs residuo obtenido

Cañacosechada

Residuoobtenido

Cantidad de bagazo disponible año 2015

Página B


Masa real 63871.32 90881.08 76696.81 95876.62 87109.09 84080.62 5057.28 503572.82 Tn

Costo real 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 USD ($)

Energía 740.91 1054.22 889.68 1112.17 1010.47 975.34 58.66 5841.44 TJ

Volumen teórico 5046592.26 7180683.93 6059958.69 7575390.70 6882652.32 6643366.96 399585.47 39788230.32 Gl

Masa teórica 18339.29 26094.57 22021.86 27528.93 25011.52 24141.96 1452.09 144590.22 Tn

Costo teórico 3504353.66 4986266.92 4208035.31 5260351.31 4779313.77 4613154.01 277472.15 27628947.13 USD ($)

Energía 740.91 1054.22 889.68 1112.17 1010.47 975.34 58.66 5841.44 TJ

Volumen teórico 4741449.47 6746503.04 5693542.58 7117343.82 6466491.95 6241675.00 375424.48 37382430.34 Gl

Masa teórica 15166.34 21579.85 18211.78 22766.05 20684.19 19965.07 1200.86 119574.15 Tn

Costo teórico 4270642.50 6076602.28 5128196.57 6410620.05 5824395.16 5621901.64 338146.33 33670504.54 USD ($)

Energía 740.91 1054.22 889.68 1112.17 1010.47 975.34 58.66 5841.44 TJ

Fuel oil 6

Diésel

Zafra 2015UnidadDescripción

Bagazo de

caña

Base de cálculo

Página C


Dióxido de

carbono74090.73 105422.05 88968.30 111216.87 101046.55 97533.52 5866.45 584144.47 Tn

Metano 22.23 31.63 26.69 33.37 30.31 29.26 1.76 175.24 Tn

Óxido de

nitrógeno2.96 4.22 3.56 4.45 4.04 3.90 0.23 23.37 Tn

Gases de

efecto

invernadero

UnidadEscenario 1

Descripción

0.00

20000.00

40000.00

60000.00

80000.00

100000.00

120000.00

julio/2015 agosto/2015septiembre/2015octubre/2015noviembre/2015diciembre/2015enero/2016

Tone

lada

s CO

2

Meses

Dióxido de carbono emitido

0.00

5.00

10.00

15.00

20.00

25.00

30.00

35.00

40.00


Tone

lada

s CH

4

Meses

Metano emitido

0.00

0.50

1.00

1.50

2.00

2.50

3.00

3.50

4.00

4.50

5.00


Tone

lada

s N 2

O

Meses

Óxido de nitrógeno emitido

Escenario 01

Página D


Dióxido de

carbono57346.22 81596.67 68861.47 86081.86 78210.03 75490.94 4540.63 452127.82 Tn

Metano 2.22 3.16 2.67 3.34 3.03 2.93 0.18 17.52 Tn

Óxido de

nitrógeno0.44 0.63 0.53 0.67 0.61 0.59 0.04 3.50 Tn

DescripciónEscenario 2

Unidad

Gases de

efecto

invernadero

0.00

10000.00

20000.00

30000.00

40000.00

50000.00

60000.00

70000.00

80000.00

90000.00

100000.00


To

ne

lad

as

CO

2

Meses


0.00

0.50

1.00

1.50

2.00

2.50

3.00

3.50

4.00


To

ne

lad

as

CH

4

Meses

Metano emitido

0.00

0.10

0.20

0.30

0.40

0.50

0.60

0.70

0.80


To

ne

lad

as

N2O

Meses


Escenario 02

Página E


Dióxido de

carbono48324.52 68759.89 58028.19 72539.47 65906.03 63614.71 3826.30 380999.11 Tn

Metano 1.96 2.78 2.35 2.94 2.67 2.58 0.15 15.43 Tn

Óxido de

nitrógeno0.39 0.56 0.47 0.59 0.53 0.52 0.03 3.09 Tn

DescripciónEscenario 3

Unidad

Gases de

efecto

invernadero

0.00

10000.00

20000.00

30000.00

40000.00

50000.00

60000.00

70000.00

80000.00


To

ne

lad

as

CO

2

Meses


0.00

0.50

1.00

1.50

2.00

2.50

3.00

3.50


To

ne

lad

as

CH

4

Meses

Metano emitido

0.00

0.10

0.20

0.30

0.40

0.50

0.60

0.70


To

ne

lad

as

N2O

Meses


Escenario 03

Página F



Bagazo de caña74090.73 105422.05 88968.30 111216.87 101046.55 97533.52 5866.45 584144.47 Tn CO2

Metano emitido

Bagazo de caña22.23 31.63 26.69 33.37 30.31 29.26 1.76 175.24 Tn CH4


Bagazo de caña2.96 4.22 3.56 4.45 4.04 3.90 0.23 23.37 Tn N2O

Dióxido de carbono total

emitido por Bagazo de caña75529.57 107469.35 90696.07 113376.71 103008.87 99427.62 5980.38 595488.56 Tn CO2


Fuel oil 657346.22 81596.67 68861.47 86081.86 78210.03 75490.94 4540.63 452127.82 Tn CO2

Metano emitido

Fuel oil 62.22 3.16 2.67 3.34 3.03 2.93 0.18 17.52 Tn CH4


Fuel oil 60.44 0.63 0.53 0.67 0.61 0.59 0.04 3.50 Tn N2O


emitido por Fuel oil 657534.27 81864.23 69087.27 86364.13 78466.48 75738.48 4555.52 453610.38 Tn CO2


Diésel 248324.52 68759.89 58028.19 72539.47 65906.03 63614.71 3826.30 380999.11 Tn CO2

Metano emitido

Diésel 21.96 2.78 2.35 2.94 2.67 2.58 0.15 15.43 Tn CH4


Diésel 20.39 0.56 0.47 0.59 0.53 0.52 0.03 3.09 Tn N2O


emitido por Diésel 248490.04 68995.40 58226.94 72787.92 66131.77 63832.60 3839.41 382304.07 Tn CO2

DescripciónEmisiones mensuales

Unidad

Comparación mensual de escenarios

Página G

EscenarioDióxido de

carbonoMetano

Óxido de

nitrógenoUnidad

Escenario 1: Combustible Bagazo de caña 584144.47 175.24 23.37 Tn

Escenario 1: Combustible Fuel oil 6 452127.82 17.52 3.50 Tn

Escenario 1: Combustible Diésel 2 380999.11 15.43 3.09 Tn

Diferencia Escenario 1 - Escenario 2 129.20 1000.00 666.67 %

Diferencia Escenario 1 - Escenario 3 153.32 1136.09 757.40 %

0.00

100000.00

200000.00

300000.00

400000.00

500000.00

600000.00

Escenario 1: CombustibleBagazo de caña

Escenario 1: CombustibleFuel oil 6

Escenario 1: CombustibleDiésel 2

Tonela

das C

O2

Escenario

Dióxido de carbono emitido por escenario

0.00

20.00

40.00

60.00

80.00

100.00

120.00

140.00

160.00

180.00




Tonela

das C

H4

Escenario

Metano emitido por escenario

0.00

5.00

10.00

15.00

20.00

25.00




Tonela

das N

2O

Escenario

Óxido de nitrógeno emitido por escenario

Comparación mensual gases de efecto invernadero

Página H

Escenario Dióxido de carbono Metano

Dióxido de carbono

equivalente de

Metano

Óxido de nitrógeno

Dióxido de carbono

equivalente de Óxido

de nitrógeno

Dióxido de carbono

totalUnidad

Combustible Bagazo de caña 584144.47 175.24 4381.08 23.37 6963.00 595488.56 Tn

Combustible Fuel oil 6 452127.82 17.52 438.11 3.50 1044.45 453610.38 Tn

Combustible Diesel 2 380999.11 15.43 385.63 3.09 919.33 382304.07 Tn

Diferencia Escenario 1 - Escenario 2 129.20 1000.00 - 666.67 - 131.28 %

Diferencia Escenario 1 - Escenario 3 153.32 1136.09 - 757.40 - 155.76 %

1.31

1.56

0.00

100000.00

200000.00

300000.00

400000.00

500000.00

600000.00

Combustible Bagazo decaña

Combustible Fuel oil 6 Combustible Diesel 2

Tonela

das C

O2

Escenario

Dióxido de carbono total emitido por escenario


Página I

VariablesCombustible

Bagazo de caña

Combustible

Fuel oil 6

Combustible

Diesel 2Unidad

Cantidad de combustible 503572.82 144590.22 119574.15 Tn

Costo economico $ 0.00 $ 27,628,947.13 $ 33,670,504.54 USD $

Gas de efecto invernadero emitido 595488.56 453610.38 382304.07 Tn CO2

$ 0.00

$ 27,628,947.13

$ 33,670,504.54

0.00

100000.00

200000.00

300000.00

400000.00

500000.00

600000.00

700000.00

Combustible Bagazo decaña

Combustible Fuel oil 6 Combustible Diesel 2

$ 0.00

$ 5,000,000.00

$ 10,000,000.00

$ 15,000,000.00

$ 20,000,000.00

$ 25,000,000.00

$ 30,000,000.00

$ 35,000,000.00

$ 40,000,000.00

Tone

lada

s de

com

bust

ible

-To

nela

das

de C

O2

Escenarios

US

D $

Comparación económico - ambiental de los escenarios

Cantidad de combustible Gas de efecto invernadero emitido Costo economico

Costo económico

Página J




Energía eléctrica consumida 6452.73 9275.18 7609.80 9056.36 7949.31 4696.91 0.00 45040.30 MWh

Energía eléctrica en exceso 5729.95 7273.19 7342.02 9335.82 8603.12 4708.63 0.00 42992.73 MWh

DescripciónZafra 2015

Unidad

0.00

20000.00

40000.00

60000.00

80000.00

100000.00

120000.00

0.00

2000.00

4000.00

6000.00

8000.00

10000.00

12000.00

14000.00

16000.00

18000.00

20000.00

julio/2015 agosto/2015 septiembre/2015 octubre/2015 noviembre/2015 diciembre/2015 enero/2016

Tonela

das

MW

h

Meses

Energía eléctrica generada vs Residuo consumido

Residuo obtenido Energía eléctrica generada

Energía eléctrica generada

Página K



Dióxido de carbono emitido 74090.73 105422.05 88968.30 111216.87 101046.55 97533.52 5866.45 584144.47 Tn CO2

Metano emitido 22.23 31.63 26.69 33.37 30.31 29.26 1.76 175.24 Tn CH2

Óxido de nitrógeno emitido 2.96 4.22 3.56 4.45 4.04 3.90 0.23 23.37 Tn N2O


emitido75529.57 107469.35 90696.07 113376.71 103008.87 99427.62 5980.38 595488.56 Tn CO2


Factor de emisión CO2 0.1644 0.1570 0.1681 0.1654 0.1638 0.0964 0.0000 0.1507 Ton CO2/MWh

Factor de emisión CH2 548.0971 523.2422 560.1929 551.2408 546.0331 321.4462 0.0000 502.3473 Ton CH4/MWh

Factor de emisión N2O 4110.7279 3924.3163 4201.4471 4134.3061 4095.2485 2410.8466 0.0000 3767.6049 Ton N2O/MWh

DescripciónZafra 2015

Unidad

0.00

5.00

10.00

15.00

20.00

25.00

30.00

35.00

40.00

0.00

20000.00

40000.00

60000.00

80000.00

100000.00

120000.00

julio/2015 agosto/2015 septiembre/2015 octubre/2015 noviembre/2015 diciembre/2015 enero/2016

Tone

lada

s C

H4

-To

nela

das

N2O

Tone

lada

s R

esid

uo -

Tone

lada

s C

O2

Meses

Zafra 2015

Residuo obtenido Dióxido de carbono emitido Metano emitido Óxido de nitrógeno emitido

Datos generales mensuales

Página L

Descripción Total Unidad

Dióxido de carbono total emitido 595488.56 Tn CO2

Hectareas de sembrio de caña de

azucar requeridos9924.81 Ha

Hectareas de sembrio de caña de

azucar existentes23262.00 Ha

Dióxido de carbono absorbido por el

cañaveral existente1395720.00 Tn CO2

Relación absorción - emisión dioxido de

carbono2.34 -

0.00

200000.00

400000.00

600000.00

800000.00

1000000.00

1200000.00

1400000.00

1600000.00

Dióxido de carbono totalemitido

Dióxido de carbono absorbidopor el cañaveral existente

Tonela

das C

O2

Comparación CO2 emitido - CO2 absorbido

Cálculo del sumidero de dióxido de carbono

universidad de guayaquil -...

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