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Fabricación de pellet a partir de cáscaras de avellanas, cáscaras de nueces y aserrín Integrantes : Sorel Aguilar Soto (Ingeniería Civil Ambiental), Nicole Agurto Naminao (Ingeniería Civil Ambiental), Valentina Madariaga Catalan (Ingeniería Civil Ambiental), María José Fritte Vega (Ingeniería Civil Química). Marco teórico Para la industria de pellet una de las mayores interrogantes se relaciona con la posibilidad de contar con la materia prima disponible y de adecuada calidad que permita responder a la demanda creciente que se ha podido observar y que se espera aumente para los próximos años. Parte del crecimiento de la demanda de pellet para uso a nivel domiciliario se ha atribuido a la búsqueda de alternativas de calefacción más limpias, en especial en las zonas saturadas definidas por el Ministerio de Medio Ambiente, donde en la actualidad se restringe el uso de estufas a leña en periodos críticos en Temuco y Padre las Casas. Potenciar el plan de descontaminación atmosférica (D.S.N°8/2015 del Ministerio del Medio Ambiente), que establece una serie de medidas para las principales fuentes de emisión identificadas en la zona, precisamente en el recambio de estufas y así disminuir el material particulado contaminante atmosférico. Tendrá propiedades físicas similares al pellet de madera como alta densidad energética, alimentación automática, combustible limpio y competitivo en comparación a productos fósiles y tiene una liberación menor de CO2 en comparación a la combustión de leña. Las principales medidas de este plan y lo que ayudará directamente el producto son: 1. Uso y mejoramiento de calidad de la leña. 2. Control de emisiones de fuentes fijas. 3. Gestión de episodios críticos de contaminación. 4. Uso y mejoramiento de artefactos. 5. Control de emisiones asociadas a las quemas agrícolas, forestales y domiciliarias. 6. Educación y difusión ambiental. 7. Mejoramiento de la eficiencia térmica de las viviendas. 8. Control de emisiones asociadas a fuentes móviles. 9. Compensación de emisiones. 10. Fuente: Ministerio del medio ambiente. (s. f.). Plan para las comunas de Temuco y Padre las Casas. Plan para las comunas de Temuco y Padre las Casas. Este prototipo funcional permitirá, aparte de lo ya mencionado, aumentar el valor agregado de los residuos a utilizar, potenciar la industria agrícola en La Araucanía y promover la búsqueda de nuevas combinaciones de materias primas para su mayor aprovechamiento sin tener el problema de la escasez de estas. Imagen n°1: Diagrama representativo problema/solución Esta preocupación, se fundamenta en que en la actualidad la totalidad de materia prima que se utiliza corresponde a subproductos provenientes de la industria del aserrío y remanufactura, principalmente aserrín y viruta seca. Esta situación de dependencia con las empresas abastecedoras de materia prima, la cuales en este último tiempo han disminuido su abastecimiento debido a una disminución de sus propios volúmenes de producción, nos ha motivado a buscar nuevas alternativas de abastecimiento que nos permita solucionar los problemas de desequilibrio del mercado, relacionadas principalmente con la búsqueda de nuevas fuentes de abastecimiento de materias primas, y que nos permita responder a la demanda creciente. Para la producción de pellet consideraremos la diversificación de la materia prima a utilizar, como los residuos forestales el aserrín de pino, residuos agroindustriales como cáscaras de nueces y avellanas, esto permitirá resolver la problemática emergente de la escasez de pellet en la región de La Araucanía. Estado del arte El número de empresas de pellet existentes a marzo del año 2021 es un total de 23 empresas productoras en funcionamiento, distribuidas entre las regiones de Valparaíso y Aysén. Donde los líderes principales de producción son las empresas ECOMAS, la cual abastece el 34% del mercado, le siguen Andes Bio-Pellet y Traiguén Energy con un 13 y 10%, respectivamente (Escobar & Weil, 2018). Tabla 1. Empresas de pellet Región Empresas (N°) Empresas (%) Metropolitana 2 9 Valparaíso 1 4 Maule 4 17 Bio Bio 8 35 La Araucanía 5 22 Los Lagos 1 4 Aysén 1 4 Magallanes 1 4 Total 23 100 Fuente: Escobar & Weil, 2018 De la información presentada, se puede resaltar que la región del Bío Bío concentra el mayor número de empresas productoras de pellet (8) que representa el 34,7% y según la información recopilada lidera las tasas de producción de este energético, que son destinadas a abastecer tanto la demanda regional como nacional. La producción de pellet para el año 2020 alcanzó las 154.998 t/año, con un aumento cercano al 42% con respecto al año anterior. Según las proyecciones para los siguientes años la producción de pellet se mantendrá en aumento. Consumidores Potenciales Se pueden definir 3 tipos de clientes en el caso del pellet, identificados como Domiciliario, Intermediario e Industrial. Tabla 2. Proyección de la demanda de consumo de pellet en Chile. Tipo de cliente 2021 (t/año) 2022 (t/año) Proyección 2023(t/año) Proyección 2024(t/año) Proyección 2025(t/año) Domiciliario 147.617 169.521 190.780 212.219 233.142 Intermediari o 28.197 31.299 34.429 37.527 40.529 Industrial 16.438 18.082 19.890 21.879 24.067 Total 192.252 218.902 245.099 271.626 297.739 Fuente: AChBiom, 2017 De acuerdo con la Tabla 2, se espera que al 2025 la demanda de pellet para uso doméstico aumente en un 86%, para uso institucional en un 62,2% y para uso industrial en un 57,6%, con respecto al año 2016. Actualmente, el porcentaje de consumo de pellets en Chile en los tres segmentos son domiciliario 82% y 18% en los segmentos Institucional e Industrial (INFOR, 2020). El pellet a nivel nacional es reconocido y clasificado por la Norma Chilena ISO 17225-2 (INN, 2017) que entrega las directrices para la fabricación y clasificación del pellet que se produzca en el país para su uso a nivel domiciliario e industrial. -Largo (mm)= 3,15 < L < 40. -Diámetro (mm) = 6 (+-1). -Humedad = < 10%. -Durabilidad Mecánica (DU %m/m) = 97,5 < DU < 99. -Poder calorífico (KWH/Kg) = >4,6. -La norma cubre solo pellet de madera producidos a partir de las materias primas siguientes: -Bosque, plantaciones y otra madera virgen. -Subproductos y residuos de la industria del procesado de la madera. -Madera usada no tratada químicamente. Materia Primas I. Cáscara de avellana Europea El cultivo y producción del avellano europeo (Corylus avellana L) es de gran relevancia en Chile ya que es el principal productor y exportador del hemisferio sur, comprendiendo aproximadamente más de 11 mil hectáreas entre las regiones del Maule y Los Lagos. Esta especie introducida por los colonizadores europeos posee una alta demanda debido a sus atractivas características nutricionales benéficas para el ser humano, el 90% de la producción de avellana es sin cáscara y según la literatura son más de 20.034 toneladas al año de residuos de cáscaras que deja esta producción, estudios realizados recientemente indican que posee prometedoras propiedades energéticas capaces de ser utilizadas como biocombustible sólido ya que su poder calorífico es de 17,5 MJ//kg ( cantidad cercana a la de la leña 18, 5 MJ/kg), la combustión de la materia es eficiente, posee una máxima limpieza y mínima ceniza. La superficie plantada que abarca más de 7 mil hectáreas se estima que hay 5 mil en producción y 2 mil de plantaciones nuevas que se han establecido en los últimos años. La mayor parte de los huertos se encuentran en fase de formación (1 a 4 años) y un menor porcentaje en etapa de producción, no alcanzando aún su máximo nivel productivo, logrado entre el noveno y décimo año de establecido el cultivo. Uso de las cáscaras de avellanas El aprovechamiento de los residuos de cáscara de avellanas en la generación de energía contribuye como una de las alternativas de solución de problemas actuales, ambientales y energéticos, tales como el uso de combustibles fósiles para la producción de energía y el uso de biomasa de mala calidad parala calefacción. En algunos casos también es utilizada en artesanía. II. Cáscara de nuez ( Nogal Chandler) El cultivo comercial de nogal en Chile se realiza desde la región de Coquimbo hasta la Araucanía. Se estima que ya existen 40.000 hectáreas de nogales, la mayor parte de ellas concentradas en la Región Metropolitana , Valparaíso y O Higgins. La floración de nogal empieza en el mes de septiembre y el crecimiento de los frutos en octubre- febrero, su maduración en marzo y la cosecha en abril. La variedad más plantada en Chile es Chandler que representa el 85% de los nogales en Chile, un 10% Serr y el resto 5% a Howard o Tulare. Usos cáscara de nuez: Las cáscaras de nuez son una gran fuente de calor porque al estar tan secas arden. Cada vez hay en el mercado más estufas de biomasa que permiten utilizarlas como combustible para calentarnos en invierno. También puede ser un elemento ideal para fungir como abono natural y que el huerto urbano o jardín pueden tener mejores cuidados gracias esto, el crecimiento o desarrollo de tus plantas y alimentos será más que perfecto. Retienen el agua en las plantas y a la vez impide el crecimiento de malezas y pastos. Se utilizan para calderas, abono para parcelas o para plantas, arena para areneros. III. Aserrín (Pino Radiata) A pesar de que la biomasa forestal residual tanto de cosecha como de aserraderos eran considerados un desecho, y, por ende, un problema y un costo, actualmente tales desechos son considerados materia prima. Este tipo de biomasa tiene como principal actor los chips en el sector industrial, luego en el sector domiciliario, la leña; hoy en día en ambos sectores se ha introducido el formato de pellets de madera. El pino radiata cubre la mayor parte de esta superficie de plantaciones forestales, con el 55,8% del total. A nivel regional, las plantaciones se concentran en la Región del Biobío. Tabla 3. Recursos forestales en Chile ( 1000 ha) Plantaciones forestales 2.304 Pino Radiata 1.286 Fuente: Anuario INFOR 2020 A nivel regional, las plantaciones forestales se concentran en la Región del Biobío, donde está el 39,2% de la superficie nacional (902.259 ha). En esta región predominan las plantaciones de pino radiata, con el 58,9% del total regional. Dentro de los parámetros más relevantes exigidos se puede mencionar el contenido de humedad bajo 10%, durabilidad mecánica sobre 97.5%, poder calorífico sobre 4520 kcal/kg, el contenido de cenizas bajo 1% y una densidad de 670 kg/m3. Usos del aserrín El aserrín es un gran herbicida natural; es decir, también sirve para impedir que crezcan malas hierbas en el jardín. El aserrín es un excelente ingrediente para formar una pasta con la cual rellenar los agujeros en la pared o en las tablas de madera. Se hacen pastillas para encender fuego. Objetivos - El objetivo general Evaluar y determinar la factibilidad técnica y económica de la mezcla de cáscaras de avellanas, cáscaras de nueces y aserrín - Objetivos específicos: 1. Evaluar nuevas materias primas para la generación de pellet. 2. Proponer alternativas para la calefacción domiciliaria de los habitantes de la región y combatir la alta demanda. Referencias 1. Ministerio del medio ambiente. (s. f.). Plan para las comunas de Temuco y Padre las Casas. Plan para las comunas de Temuco y Padre las Casas. Recuperado 1 de septiembre de 2022, de lINK. 2. Pinilla Suárez, J., Luengo Vergara, K., Navarrete T., M., et al (2021). Estudio del pellet en base a especies forestales que crecen en la Región del Biobío. INFOR. LINK 3. Pinilla Suárez, J., Luengo Vergara, K., Navarrete T., M., et al (2020). El pellet de madera en Chile su producción su uso y su mercado. Santiago, Chile: INFOR. LINK 4. Rojas Valdivia, A. (2004).Prefactibilidad técnica y económica para la instalación de una planta de pellets para combustibles a partir de desechos de madera.. Disponible en LINK. https://ppda.mma.gob.cl/araucania/pda-para-las-comunas-de-temuco-y-padre-las-casas/#:~:text=El%20Plan%20de%20Descontaminaci%C3%B3n%20Atmosf%C3%A9rica,de%20358.541%20(Censo%202017) https://doi.org/10.52904/20.500.12220/32064 https://doi.org/10.52904/20.500.12220/30473 https://repositorio.uchile.cl/handle/2250/105033
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