Bio Ethanol

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Development of

Bioethanol Production System Desarrollo de Sistema de produccin de bioetanol

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Global Ethanol Production M

illio

n t

on o

f oil

equiv

ale

nt

Global Ethanol Production

2


Recursos de Sustratos para la Fermentacin de Etanol

Sacarificacin

Licuacin

Materia prima

Residuos orgnicos tales como residuos de cocina

Celulosa (p. ej. rastrojos de

maz, mijo)

Almidn (p. ej. trigo,

maz, arroz)

Azcar (p. ej. Jugo de

caa, melaza)

Tecnologa

Azcar

Extraccin de

lignina

Azcar (Actual)

Almidn (Actual)

Celulsico (Desarrollo)

Residuos de cocina (Prometedor)

Fermentacin

de etanol

Biocombustible

3

1ra Generacin 2da Generacin


Problemas de los Residuos de Cocina en el Tratamiento de Residuos Urbanos

1. Ocupan un 30-40% de los residuos inflamables (20 Mt/ao en Japn)

2. 80% de humedad dificultad en el manejo

3. Olor terrible y extrao dos veces por semana la recoleccin

4. Dificultad para reciclarlos en Japn debido a la poca agricultura y

ganadera

Sin embargo, los residuos de

cocina contienen una gran

cantidad de carbohidratos y son

ricos en nutrientes!

Componentes de residuos de cocina provenientes de

restaurantes y supermercados

[% en peso]

Azcar

10,1%

Otros

carbohidratos 0,9%

Ceniza 2,4%

Fibras

0,9%

Aceite graso

9,8%

Agua

71,1%

Protena

4,8%

4


Enzima glucoamilasa

Agua

Residuos de alimentos Protenas 19%

Carbohidratos 43 %,

Vegetales y frutas 38%

50C por 6 horas

Glucosa 8-10%

Residuos de cocina sacarificados

Glucosa 8-10%

Residuos de cocina sacarificados

Contenido de agua 70-80%

Slidos totales 20-30%

Moledura de residuos de cocina

Centrifugacin

Pretratamiento de Residuos de Cocina

Slidos suspendidos

(SS) Fermentacin de

etanol

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(2) Fermentacin de etanol de alta eficiencia

Levaduras floculantes

(3) Suministro de vapor de baja presin y de electricidad de bajo costo por el horno de fusin adyacente

Horno de gasificacin y fusin

Sistema de Conversin de Residuos de Alimentos en Energa

Etanol Pretratamiento

Medidas para resolver problemas en el sistema de conversin de residuos de alimentos en

energa

Sacarificacin Fermentacin Purificacin

Caractersticas del sistema

(4) Es posible tratar los residuos y aguas residuales que se generan

en el proceso as como recolectar calor en el horno de fusin

adyacente.

Residuos y aguas

residuales

(1) Enfoque en el contenido de azcar de los residuos de alimentos

Enzima

Calor (Vapor) Electricidad y otras utilidades

Residuos de

alimentos

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Organizacin del Desarrollo de Nuevas Energas y

Tecnologa Industrial (NEDO)

Ingeniera de Acero Nippon, S.A. - Recoleccin separada de residuos de alimentos

generados por los establecimientos de

comercio a pequea escala, escuelas primarias

modelos y hospitales modelos.

- Recoleccin separada de residuos de cocina de

algunos hogares generales.

- Utilizacin del E3

- Recoleccin separada de residuos de

alimentos generados por los establecimientos

de negocio a gran escala usando vehculos de

dos cmaras para la recoleccin separada de

residuos.

Re-consignacin - Control general del proyecto experimental

- Fabricacin de etanol

- Fabricacin del E3 (gasolina mezclada

con un 3% de etanol)

- Utilizacin del E3

Ciudad de Kitakyushu

Corporacin Nishihara Ltda.

Consignacin

Proyecto experimental sobre el sistema de reciclaje de residuos de

alimentos por medio de la conversin en etanol

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AF2005 AF2006 AF2007 AF2008 AF2009 AF siguientes

Sistema de recoleccin y

transporte

Colaboracin con el

Proyecto de Pasaporte

Ambiental

Planta de conversin

de residuos de

alimentos en energa

Utilizacin del E3

Operacin del sistema

general (I)

Operacin del sistema

general (II)

(Industrializacin)

Diseo de vehculos de recoleccin

de dos cmaras Fabricacin Operacin

Diseo del sistema Fabricacin Operacin

Diseo

Construccin

Operacin de prueba Operacin

Pruebas de laboratorio

Diseo

Construccin y operacin de prueba Operacin

Evaluacin interina

Operacin

(Industrializacin)

Plan General del Proyecto Experimental

Operacin


Descripcin del Proyecto Experimental de Conversin de Residuos de Alimentos en Etanol

Tipo de instalaciones Sistema de reciclaje de residuos de alimentos por medio de la conversin

en etanol

Sitios donde se encuentran

las instalaciones

Vehculos de recoleccin separada de dos cmaras: Propiedad de la

Corporacin Nishihara Ltda.

Instalaciones para la conversin de residuos de alimentos en energa: En

el establecimiento de Ecoenerga de Kitakyushu, S.A.

Instalaciones para la mezcla del E3: En el establecimiento de Ingeniera

de Acero Nippon, S.A.

Instalaciones para el abastecimiento del E3: En el establecimiento de

Ingeniera de Acero Nippon, S.A.

Escala de tratamiento Basura orgnica: 12 t/da (Residuos de alimentos: 10 t/da)

Tipo de energa generada Etanol deshidratado

Cantidad planeada de la

generacin

Aprox. 400 L/da

Poder calorfico Aprox. 9.500 MJ/da

Aplicaciones del uso de la

energa

Vehculos para uso comercial y un incinerador de residuos industriales en

la Ciudad de Kitakyushu

Descripcin del uso de la

energa

Gasolina E3, mejorador de combustin para el incinerador

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Descripcin del Sistema Experimental

Estn permitidas

sustancias extraas

Uso de etiquetas de

identificacin

12 t/da

2 t/da Sustancias extraas

Vehculos de recoleccin separada

de dos cmaras

10 t/da

15 t/da

Residuos

3 t/da Tratamiento de

residuos en el

incinerador

Uso del vapor emitido por el incinerador

Conversin en energa y su utilizacin

Conversin en energa y su utilizacin

Pretratamiento Sacarificacin

Separacin de slidos y lquidos

Concentracin

Fermentacin

Destilacin y separacin por membrana

No se requiere suplemento nutricional

Fermentacin de alta eficiencia por levadura floculante

Etanol deshidratado

486 L/da

Uso de la gasolina E3

Vehculos oficiales de la Ciudad de

Kitakyushu

Vehculos para uso comercial de

propiedad de las empresas de la ciudad

Recoleccin y Transporte

Ingresar

Uso final de la energa

Despachar

Basura orgnica

10


Kitchen Refuse

11


Panoramic view of the food waste-to-ethanol facilities Vista panormica de Las instalaciones de residuos en etanol alimentos

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10 toneladas

(7,1 toneladas de agua)

0,38 toneladas

(486 L > objetivo 400 L)

Balance de la Masa de la Produccin de Etanol

5,3

toneladas

Residuos de

cocina

Tratamiento de agua

Etanol

Lodos Aguas residuales

Aceite

0,66 toneladas

3,2 toneladas

(2,1 toneladas de agua)

Incinerador

Vapor/Agua

CO2

Planta de etanol

Balance de la produccin de etanol

13


Balance de Energa de la Produccin de Etanol

Balance de energa (basado en el PCI)

Objetivo Etanol Etanol+Aceite

energa de producto/(residuos de cocina +

energa adicional)

15% 23% 75%

(Poder Calorfico Inferior PCI)

Pla

nta

de

eta

nol

Inci

ner

ad

or Energa

elctrica 3,4

Etanol 23,3 Residuos de

cocina

100

Vapor de

proceso

11,7

Aceite 54,4

Lodos

30,0

Vapor

11,7

Pro

du

cto

14


0%

25%

50%

75%

100%

1 2

15

Carbohid

rato

Aceite graso

Protena Fibra

Etanol

Aceite

reciclado

Lodos

Otros

Energa de residuos de

cocina Energa convertida

Eficiencia de la conversin de energa (Poder Calorfico Superior)

De aceite graso se ha obtenido 660 kg de aceite reciclado.

Balance de Energa de la Produccin de Etanol


Sistema para la Fabricacin del Producto Energtico para su Uso Final

E3

FIQC

FIQC

FIQ

Instalaciones para la mezcla de gasolina con etanol

Depsito Planta de fabricacin

Tanque de gasolina

Tanque de etanol

Recibo

desde

camin

cisterna

Recibo desde

camin cisterna

Producto que se maneja: Etanol Volumen mximo de manejo: 400 L

Producto que se maneja: Gasolina Volumen mximo de manejo: 1800 L

Mezclador en lnea

Sistema de mezcla: mezclador en lnea Volumen mximo de produccin: 1800 L

Gasolina E3

Producto que se maneja: Gasolina E3 Volumen mximo de manejo: 1800 L

Depsito

16


17

Driving Test Using E3 Gasoline

E3 SS Target of E3

GASORIN station

Ethanol facility

17


Residuos de naranjas exprimidas

(Combustible para calderas)

(Combustible para automviles)

Residuos deshidratados

Lquido

Calor residual

Ejemplo 1: Bioetanol proveniente de residuos de naranjas exprimidas

La prueba de demostracin se inici en noviembre del ao 2010 Materia prima: Residuos de naranjas exprimidas Capacidad: 100 toneladas/da (Produccin de etanol: 5.000 L/da)

Naranja Exprimir Jugo

2da extraccin de lquido

Horno secador Alimentos

para animales

Residuos, aceite Tanque de cultivo 90 L

Tanque de cultivo 3 m3

Eliminacin de impurezas

Separacin por membrana

Etanol de 99,5%

Tanque de lquido extrado

Separacin centrifuga de tres fases

Fermentacin continua

Tanque de lquido fermentado

Destilacin al vaco

Etanol de 90%

Descripcin general de la planta de produccin de etanol

Alcance de la planta

Vista general de la planta de

demostracin

Tecnologas de la produccin de bioetanol

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Actividad conjunta de Investigacin y Desarrollo con Papel Oji para el desarrollo de la

produccin de etanol celulsico, la cual cuenta con el subsidio del Gobierno Japons.

La prueba de demostracin se inici en enero del ao 2012. Materia prima: Biomasa leosa (rboles de crecimiento rpido tales como eucalipto)

Astillado Pretratamiento Separacin de slido-lquido

Sacarificacin y Fermentacin

Destilacin Fermen-tacin de pentosa

Etanol deshidratado

Etanol

Drenaje Residuos

Destilacin al vaco

Proceso simultaneo de

sacarificacin y

fermentacin

Refinacin

Vapor

lcali, Agua rbol de rpido

crecimiento

Recuperacin de material no reaccionado

Recuperacin de enzima, fermentacin de pentosa

Diagrama de flujo del proceso de la planta piloto

El objetivo de este proyecto es desarrollar un sistema integrado de la produccin de bioetanol

desde el cultivo de biomasa hasta la produccin de etanol.

Objetivo del proyecto de investigacin y desarrollo

Descripcin general de la Planta de Demostracin

El NSEC a travs del uso mximo de

sus habilidades tcnicas juega un

papel clave en la integracin y en la

ampliacin de la totalidad de los

procesos.

Ejemplo 2: Desarrollo de etanol celulsico

Tecnologas de la produccin de bioetanol

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20

Biomasa leosa

Fibrilacin

Destruccin parcial de la biomasa leosa

Descomposicin parcial de los componentes leosos

Pretratamiento Sacarificacin

Fermentacin

Destilacin

1.000 kg seco/da

(Produccin de etanol: 250 L/da)

Foto 2 Planta Piloto

(Hiroshima)

Figura1 Tecnologa de pretratamiento

Foto 1

Plantacin de eucaliptos

Tecnologas de la Produccin de Etanol Celulsico


Value proposition of The Nippon Steel Group in Biomass Business

Biomass

provider

Forest plantation

Agricultural residue

Biomass

The Nippon Steel Group

Bio-fuel facility

Bio-fuel

Bio-energy

Investment etc.

Key technology (Gasification, Ethanol etc.)

Engineering and construction Operation and maintenance Biomass purchase Production of bio-fuel or bio-energy Investment Financial support via Japanese Gov., NEDO etc.

etc.

Bio-fuel purchase

Fuel purchaser

Biomass business model

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Proposicin de Valor del Grupo de Acero Nippon en el Negocio de

Biomasa

Suministrador de

biomasa

Plantacin forestal

Residuos agrcolas

Biomasa

Grupo de Acero Nippon

Instalacin de

biocombustible

Biocombustible

Bioenerga

Inversin, otros

Tecnologa clave (Gasificacin, Etanol, otros)

Ingeniera y construccin Operacin y mantenimiento Adquisicin de biomasa Produccin de biocombustible o

bioenerga

Inversin Ayuda financiera por medio del

gobierno japons, el NEDO, otros.

Adquisicin de biocombustible

Comprador de

combustible

Modelo del negocio de biomasa

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Bio Ethanol

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