COMBUSTION DE VINAZA 55°BX
SOLUCION CERO DESCARGAS Wascon Blue, S.A. de C.V. Email:
[email protected] Email:
[email protected]
Ing. Enrique Olivera Melo Email:
[email protected] Email:
[email protected]
Wascon Blue
2
Vinaza La producción de Alcohol proveniente de fermentación de azúcares, genera de 10 hasta 15 litros de Vinaza por litro de alcohol producido; la Vinaza es un liquido negro, generalmente considerada un efluente peligroso que debe ser debidamente tratado para poder descargarlo a corrientes de agua por lo que representa un costo adicional a las destilerías. La propuesta de Wascon Blue, S.A. de C.V. es usar todos los componentes de la Vinaza, haciendo que representen un ahorro o ingreso y no un costo para la destilería. Lo primero que necesitamos es analizar a fondo las características de la Vinaza para poder entender como usar todos sus componentes en nuestro favor. Las características de la Vinaza, depende de la materia prima usada para producir el Alcohol y son las siguientes: Características
ieles M ieles
Jugo
ezcla M ezcla
pH
4.2-5.0
3.7-4.6
4.4 ± 4.6
DBO (mg/l)
25 000 ± 60 000
6 000-16 500
19 800
DQO (mg/l)
65 000 ± 120 000
15 000-33 000
45 000
Sólidos totales (mg/l)
81 500
23 700
52 700
Sólidos volátiles (mg/l)
60 000
20 000
40 000
Nitrógeno (mg/l)
450-1610
150-700
480 ± 710
Fósforo P2O5 (mg/l)
180-290
10-210
9 ± 200
Potasio (mg/l)
450-6100
130-1540
3340 - 4600
Relación C/N
16.0-16.3
19.7-21.1
16.4 ± 16.43
ateria orgánica (mg/l) M ateria
63 400
19 500
38 000
Azucares reductores (mg/l)
9500
7 900
8300
En términos generales, la Vinaza tiene menos de 10% de sólidos fijos, mas del 90% es agua. Los sólidos fijos que tiene la Vinaza, son orgánicos e inorgánicos, los orgánicos pueden usarse para generar energía y los inorgánicos como fertilizantes, ambos tienen valor comercial. Para aprovechar lossólidos fijos presentes en la Vinaza, primero que nada es necesario recuperar el agua y solamente después concentrar la Vinaza mínimo a 55% de sólidos, un producto que ya puede ser usado dando valor agregado.
Wascon Blue
3
Concentración de Vinaza No hay cosa más preciada por la humanidad que el agua, por lo tanto, para que un proceso sea sustentable, se debe recuperar el agua, no solamente que cumpla la norma para descarga, el agua debe ser suficientemente buena como para reusar en la planta. La Vinaza tiene más del 90% de agua y por lo tanto para concentrar la Vinaza, lo primero que tenemos que hacer es recuperar el agua presente en la misma. El agua presente en la Vinaza, puede recuperarse por medio de destilación o por osmosis inversa.La destilación, es un proceso que requiere grandes cantidades de vapor y energía eléctrica, en términos generales, para recuperar el 90% del agua, se requiere de 3 toneladas de vapor por cada m3 de Vinaza, es decir, que usando vapor de combustible fósil, eso podría representar un costo adicional de US $ 7.50 por m3 de Vinaza tratada. La osmosis inversa es un proceso ampliamente usado para desalinizar agua de mar, sin embargo, no todas las tecnologías sirven para procesar Vinaza, la única ampliamente probada por su eficiencia y costo es la Plato Tubular de Rochem www.rochemindia.com,, www.rochemindia.com una tecnología que opera a una presión osmótica de 50 a 60 bars, con platos diseñados para crear una turbulencia que le permite rechazar el paso de sólidos orgánicos e inorgánicos.
Presidente Fox a la Planta Rochem en Tequila Patrón México
Mediante el proceso de Osmosis Inversa PT de Rochem, se puede lograr una recuperación de hasta 90% del agua presente en la Vinaza. El agua recuperada, cumple las normas ambientales y puede reusarse, inclusive en fermentación, haciendo posible el ahorro en consumo de acido sulfúrico.Los sistemas de Osmosis Inversa no consumen vapor, solamente energía eléctrica, pero aún así, el costo de operación incluyendo el cambio de membranas(cada 3 años) esmenor a US $ 1.0 por m3 de Vinaza tratada.
Wascon Blue
4
En pruebas de planta piloto realizadas en la destilería de PETROPAR en Paraguay, con Vinaza de Jugos, en un primer paso, se recuperó 80% de agua, en la foto puede apreciarse la cantidad y calidad de agua recuperada en un primer paso, al final se logra un mínimo 90% de permeado que puede ser usado en fermentación. El rechazo del 10% obtenido por este sistema, es Vinaza semi-concentrada, contiene todos los sólidos fijos presentes en la Vinaza por lo tanto, puede concentrarse a 55°Bx para poder darle valor agregado o uso en el proceso. Diagrama Diagram a de Bloque para Sistema de Concentración de Vinaza con Sistema Rochem PT²RO VINAZA 3°BX 1,000 m3/día
ROCHEM PT-RO
RO PERMEADO AGUA
PROCESO
900 m3/día
RO REJECT VINAZA 10°BX 100 m3/día
Evaporador Múltiple Efecto (MEV) 100 m3/día
VINAZA 55°BX 18 Toneladas/día
El rechazo de la planta de Osmosis Inversa de Rochem o Vinaza semi-concentrada, se puede
Wascon Blue
5
concentrar a 55°Bx mediante evaporadores de múltiple efecto, en esa concentración, la Vinaza ya tiene una mayor viscosidad por lo que se hace imposible continuar su concentración en este tipo de evaporadores y es necesario usar otro tipo de evaporadores, FilmEvaporatorr ( ATFE ATFE ) para concentrar la Vinaza Wascon Blue ofrece el sistema Agitated Thin FilmEvaporato hasta 90% de sólidos. Los evaporadores de múltiple efecto, usan el vapor del primer efecto en el segundo y así sucesivamente haciendo más eficiente la evaporación, normalmente un sistema de múltiple efecto puede evaporar 3 toneladas de Vinaza con una tonelada de vapor.
Una combinación de Osmosis Inversa con evaporadores de múltiple efecto, nos permiten concentrar la Vinaza hasta 55°Bx a un costo mucho menor de lo que puede representar el uso exclusivo de evaporadores. La Vinaza 55°Bx, ya es un producto que puede dar un valor agregado, puede usarse como combustible y fertilizante. Mediante este proceso propuesto por Wascon Blue, se aprovechan en una forma más eficiente el agua, los orgánicos e inorgánicos presentes en la Vinaza logrando un proceso de generación de energía renovable con Vinaza y de cero descargas para producción de alcohol.
Usos de la Vinaza Concentrada a 55°Bx Fertilizante
Wascon Blue
6
La Vinaza proveniente de una mezcla de Jugos y Mieles, ya concentrada a 55 °Bx tiene las siguientes características:
100 Kg de cloruro de potasio (KCl) tienen 60 Kg de oxido potasio (K2O), 100 Kg de Vinaza 55°Bx tiene 4.8 Kg de
oxido de potasio (K2O), es prácticamente el 8% del que tiene el cloruro de potasio (KCl), el valor comercial del cloruro de potasio es alrededor de US $ 530 por tonelada, es decir ya este producto tiene un valor de mínimo US $ 42 por Tonelada. El contenido de oxido de potasio (K2O) presente en la Vinaza 55°Bx la hace adecuada para usarla como fertilizante, los resultados son similares a los que se pueden obtener con cloruro de potasio o Vinaza 10°Bx, solo que en este caso, se requiere de menor cantidad.
Wascon Blue
7
Al considerar únicamente los efectos de las vinazas de 55% y 10% de sólidos fijosen las producciones de caña y en los contenidos de sacarosa % caña, se observó que en suelos con contenidos cercanos a 0.20 cmol de K intercambiable por kilogramo esposible usar dosis hasta de 200 kg de K2O por hectárea. Esta dosis de K2O puede lograrse con 33.33 m3 de vinaza de 10% de sólidos totales o bien con solamente 4.9 m3 de vinaza de 55% de sólidos. En suelos con contenidos cercanos a 0.40 cmol de K intercambiable por kilogramo esposible usar dosis entre 100 kg y 150 kg de K2O por hectárea. Esta dosis requeriría entre 16.66 m3 y 25 m3 de vinaza de10% de sólidos totales, o bien solamente entre 2.44 m3 y3.66 m3 de vinaza de 55% de sólidos totales, esta aplicación es sin que se afecten la producción de caña ni el contenido desacarosa de los tallos molederos. La concentración de la Vinaza a 55% de sólidos, reduce el costo de aplicación de la Vinaza al campo, es decir, se requiere aplicar menor m3 de Vinaza por hectárea de caña de azúcar, con estos ahorros, se puede recuperar el costo de concentrar la Vinaza a 55°Bx. Las aplicaciones de vinaza en suelos con contenidos cercanos o mayores que 0.40 cmol/kg de K intercambiable por kilogramo de suelo seco se pueden considerar como dosis de mantenimiento. Su finalidad es destinar buena parte de la vinaza producida para aplicarla en suelosdonde no se ha considerado su uso y de esta forma devolver al suelo parte del Kextraído para sostener o mejorar su nivel de fertilidad y aumentar el número de cortesde la caña o socas por ciclo de cultivo.
Wascon Blue
8
Generación de Energía La mayor experiencia en generación de energía con Vinaza la tiene India, India es el mayor productor de alcohol potable y la materia principal son melazas generando una enorme contaminación de agua por descargas a ríos y mantos acuíferos. En el año 2000, el gobierno de India estableció la exigencia de cero descargas a todos los productores de alcohol, desde entonces, son obligados a producir con cero descargas y siendo destilerías independientes, la primera solución que encontraron es generar energía con la Vinaza.
Tratamiento Anaeróbico de la Vinaza El método tradicionalmente usado para generar energía con la Vinaza, es el tratamiento anaeróbico, mediante este proceso, se obtiene Biogás, rico en metano, con un poder calorífico cercano a 5.400 Kcal/Kg, lo que lo hace un sustituto ideal para combustibles fósiles, ya que en términos generales, un Kg de Biogás puede sustituir hasta 54% del combustible fósil con poder calorífico de 10,000 Kcal/Kg. Existen varias tecnologías de tratamiento anaeróbico, no todas, sirven para todo tipo de Vinaza, por eso debe tenerse cuidado al escoger la tecnología, esta debe haber sido probada con cargas orgánicas similares a la que va a tratarse. En el caso de Melaza, el DQO de la Vinaza puede llegar a ser hasta 120,000 mg por litro, siendo así, la carga orgánica es hasta dos veces mayor a la que se tiene la Vinaza obtenida con una mezcla de jugos y mieles, por lo que no necesariamente una tecnología de tratamiento anaeróbico probada con jugos y mieles va a funcionar para Vinaza de Melaza. Otro factor que debe cuidarse, es el tiempo de residencia, el costo que tiene hacer un reactor para tratamiento anaeróbico, depende del tiempo de residencia, en algunas tecnologías, el tiempo de residencia es mayor a 30 días y en otras menor a 10 días. Wascon Blue ofrece la tecnología de Reva Enviro www.revaenviro.com www.revaenviro.com,, una empresa con mas de 20 años de experiencia en tratamiento anaeróbico y la única con la patente de la tecnología SMAG probada para Vinazas de melaza con DQO de 120,000 mg por litro y con tiempo de residencia menor a 10 días. La limitación que existe para el tratamiento anaeróbico aún sigue siendo Vinaza con DQO hasta 120,000 mg/litro, no hay experiencia de tratamiento anaeróbico con DQO mayores a este límite establecido con Vinaza de melaza, sin embargo, ese es el limite de DQO que
Wascon Blue
9
tiene la Vinaza de melaza en Latino América, por lo que para este caso de Melaza, la tecnología SMAG de Reva Enviro es una mejor opción. La cantidad de Biogás o energía generada, depende directamente de la cantidad de Orgánicos presentes en la Vinaza, a menor DQO menor Biogás y viceversa, pero en cualquiera de los casos, el costo de construcción puede ser igual ya que depende por un lado del volumen y por el otro de la DQO, por eso es importante antes de hacer la inversión en tratamiento anaeróbico, revisar las posibilidades de recuperar la mayor cantidad de agua posible antes de hacer el tratamiento anaeróbico. Para el caso de jugos de caña de azúcar, el DQO puede ser de 15,000 a 33,000 mg por litro, la cantidad de Biogás puede ser no suficiente como para justificar la inversión en un plazo menor a 9 años, lo que la hace del tratamiento anaeróbico una solución inviable.La tecnología Rochem PT RO/NF ya descrita anteriormente, para este caso de Vinaza de jugos de caña de azúcar, puede recuperar hasta el 90% de agua, agua para fermentación y en este caso, el rechazo, tendría más DOQ pero la misma carga orgánica, sin embargo, el tamaño de reactor sería sumamente menor, solamente 10% del volumen original, haciendo más viable el tratamiento anaeróbico. El tratamiento anaeróbico es una solución energética, da parte de la energía necesaria para operar la destilería, pero no resuelve el problema ambiental, aún después del tratamiento anaeróbico, no podemos descargar o usar el agua en el proceso, ya que el tratamiento anaeróbico, solamente puede remover el 65% del DQO o 90% de DBO, siendo así, la Vinaza que sale después de la biodigestion, aún tiene el 35% del DQO y 10% del DBO, aún no cumple las normas para descargaen mantos acuíferos, por lo que debe tratarse, el sistema de tratamiento aeróbico, no resuelve el problema en su totalidad y es caro, la mejor opción en este caso, sigue siendo el uso del sistema de Osmosis Inversa Plato Tubular de Rochem. La tecnología PT RO/NF de Rochem, ofrece la flexibilidad necesaria para poder tratar Vinaza antes o después de Biodigestión en ambos casos, el agua recuperada en forma de permeado, cumple con la norma, es decir un agua que puede reusarse en proceso, pero lamentablemente en el caso de que sea post Biodigestión, por el olor y residuales del tratamiento anaeróbico, no es recomendable usarla para fermentación, solamente en otras partes del proceso, el rechazo en ambos casos, puede concentrase o usarse directamente
Wascon Blue
10
comofertilizante, cuidando que la cantidad aplicada corresponda a la requerida por la tierra y el cultivo. En términos generales, podría decirse que el tratamiento anaeróbico, aprovecha parcialmente los orgánicos y al usar el sistema PT RO/NF de Rochem, puede aprovecharse en una forma más eficiente la cantidad de potasio presente en la Vinaza. Como ya se ha mencionado anteriormente, el tratamiento anaeróbico, solamente transforma 65% del DQO y su transformación a Biogás esta limitada a 0.58 Kg de Biogás por Kg de DQO removido, es decir, aún deja 35% de los orgánicos presentes, por lo que la combustión directa de la Vinaza, podría ser una mejor solución.
Combustión de Vinaza 55°Bx La combustión de la Vinaza 55°Bx, genera mucho mayor cantidad de energía que el tratamiento anaeróbico, ya que mediante la quema se usa el 100% de la carga orgánica para convertirla en energía térmica y luego eléctrica. La combustión o quema directa de la Vinaza 55 además de ser una solución energética más eficiente, resuelve por completo el problema ambiental, yaque es una solución cero descargas. Mediante este proceso de combustión de Vinaza 55°Bx, al mismo tiempo que se consigue la transformación completa de orgánicos en energía térmica y eléctrica, sin afectar la producción de fertilizantes potásicos, se elimina totalmente el efecto altamente contaminante de la Vinaza, sobre todo cuando esta esdescargadadirectamente sobre corrientes de agua, pero también en el caso cuando es depositada en lagunas para degradación, donde la contaminación es a mantos friáticos y al ambiente, ya que genera olores desagradables. El calor de combustión (Hu) de la vinaza, depende del contenido de Materia Orgánica (MO) presente, se puede considerar que la formula sería la siguiente: Hu (kcal / kg de Vinaza seca) = 313.65+ (43.50) (% MO)
En general, por cada 1 % de incremento en el contenido de Materia Orgánica (MO), el Hu aumenta 43.50 kcal/kg , por eso es importante que la concentración de la Vinaza sea mínimo a 55%, solidos fijos a menos concentración, sería prácticamente imposible quemar la Vinaza.
Wascon Blue
11
Podría considerarse que en la Vinaza, tiene un calor de combustión ( Hu) de Vinaza, es 3,250 kcal/kg de vinaza seca y 4,800 kcal/kg de MO. El valor final del poder calorífico va a depender de la cantidad de Materia Orgánica (MO) presente. El poder calorífico de la Vinaza lo dan los compuestos orgánicos presentes, estos pertenecen a tres gruposdistribuidos uniformemente: hexosas (glucosa y fructosa con Hu = 3,746 kcal / kg); ácidos fijos (ácido aconítico con Hu = 2,739 kcal / kg ; para otros ácidos orgánicos fijos como láctico;fumárico; málico; succínico; cítrico; etc., con 2,388 kcal / kg Hu 3,622 kcal / kg , con un valorpromedio de Hu = 2,850 kcal / kg Hu ácido aconítico) y ácidos volátiles. Éstos presentan valores de Hu variables con el número de átomos de carbono; por ejemplo, si se considera el rango desdeácido fórmico hasta ácido butírico, los Hu varían entre 1,364.3 kcal / kg , hasta 5,958 kcal / kg,con un promedio de Hu 3,943 kcal / kg, siendo así el valor dado de calor de combustión ( Hu) de Vinaza de 3,250 kcal/kg de vinaza seca y 4,800 kcal/kg de MO, sería correcto. La combustión directa de la Vinaza 55°Bx, ha sido ensayada por China, Tailandia e India, donde la quema es realizada en calderas especialmente diseñadas para usar esta Vinaza como combustible; la caldera de Vinaza diseñada por China e India, es una doble caldera, en la primera caldera se quema bagazo para generar vapor que va a ser usado para calentar el hogar de la segunda caldera, esta segunda caldera, es diseñada con altura suficiente como para pueda quemarse la Vinaza 55°Bx que es alimentada a esta segunda caldera por medio de boquillas instaladas en la parte de arriba de la caldera, es decir la Vinaza entra al hogar que ya esta caliente por el vapor generado en la primera caldera y al entrar en contacto con el calor, sufre una quema inmediata generando vapor. Lamentablemente, esta solución, además de ser una solución costosa y la experiencia aún no ha sido buena, ya que al quemarse la Vinaza en la parte de arriba de la caldera, se genera incrustación, obligando la limpieza periódica de la caldera. La experiencia más reciente con quema de Vinaza 55°Bx, se realizo en Brasil con unos quemadores especialmente diseñados por la firma Saacke de Alemania para la quema de combustibles de bajo poder calorífico como es el caso de la Vinaza. El quemador Saacke para Vinaza 55°Bx, es un quemador diseñado para combustibles de bajo poder calorífico por lo que puede quemar líquidos residuales como la vinaza, melaza, licor negro, etc.,usa flujo de vórtice e inyección tangencial en una mufla.
Wascon Blue
12
La Vinaza 55 y Melaza vista como combustible tiene las siguientes características:
El quemador Saacke, ha sido diseñado y probado en aplicaciones industriales con líquidos residuales y ahora quemando Vinaza 55°Bx y Melaza en plantas de alcohol en Brasil. Es unquemador de modelo dúo-bloque que emplea el principio de difusión para reducir las emisiones de CO y de NOx al menos del limite establecido por la norma alemana y americana.El quemador torsional consta básicamente de los siguientes componentes: · Caja de aire torsional; · Lanza central de combustible; · Registro de control de aire de combustión, con su actuador; · Registro de control de aire central, con su actuador; · Sistema de monitoreo del aire de combustión, · Detector de llama principal y piloto de encendido. Funcionamiento de un quemador Saacke tipo SSB para Vinaza 55°Bx
El proceso de combustión (quemador torsional) se inicia con un combustible tradicional, que calienta la mufla hasta alcanzar la temperatura adecuada para permite la combustión completa del fluido residual. Posteriormente, se inyecta la vinaza 55°Bx, reduciéndose gradualmente la cantidad de combustibleconvencional, hasta que
Wascon Blue
13
quede operando como llama soporte (asegura la estabilidad y lacombustión completa). El aire de combustión es tangencialmente suministrado; ingresa en elángulo interno del quemador y se acelera a través del cono que le imprime la rotación para suingreso en la mufla. El anillo de aire es ajustado para obtener una rotación de éste ensu ingreso al hogar. El aire central acomete en forma independiente por el anillo formado entre lalanza de combustible central y el tubo de aire. Los registros de control del aire de combustión y del aire central son ajustadosindependientemente por medio del sistema de control, en función de la demanda de carga. Los respectivos actuadores son accionados por un sistema de posicionamiento electrónico, diseñadopara esta aplicación. Mediante el correcto ajuste de las proporciones de cada corriente de aire, selogran, un rango amplio de control; combustión óptima y bajos valores de emisiones,independientemente del nivel de carga (ver Fig.). La entrada del aire de combustión, produce la mezcla del combustible residual con el aire de combustión y estando el material refractario caliente, se asegura la fuente de ignición de la mezcla, obteniendo un perfil homogéneo de temperaturas. Para el calentamiento inicial, o para el piloto de encendido. pueden usarse combustibles líquidos o gaseosos de tipo convencional. Parámetros de operación: Combustión libre de emisiones; Mínima necesidad de llama soporte; Alta disponibilidad y confiabilidad; Amplio rango de modulación; Llama particularmente corta; Combustibles líquidos o gaseosos; Control digital de combustión; Ahorro de energía, usando variador de velocidad para el ventilador de aire; Ahorro de energía, utilizando corrección basada en la medición de gases de escape (O2). Datos técnicos del quemador: Marca: Saacke GmbH & Co. KG Tipo: SSB-SF; Poder calorífico: 2.5 - 20 MJ/Nm3; Presión de gas proceso.: 15 mbar;
Wascon Blue
14
Diseño: dúo-block; Potencia del quemador: 2 - 60 MW; Peso del quemador: 300 - 1500 kg; Nivel acústico: 80 dB(A); Sistema de control: PLC de seguridad (control lógico programable) o convencional Saacke; Valores de emisión: según cada caso; Instalación: bajo techo; rea de instalación: no peligrosa, libre de polvo y congelamiento; Á rea Temperatura ambiente: 10 - 40 ° C; Tensión eléctrica: 400 V, 50 o 60 Hz; Tensión de mando: 230 V, 50 o 60 Hz; Protección estándar: IP 54.
Quemador torsional Saacke para Vinaza 55°Bx, modelo SSB de 40 MW en operación en Brasil
Este quemador fue instalado en dos plantas en Brasil operando desde 2008, por lo que se puede asegurar que ya existe experiencia probada de quema de Vinaza concentrada a 55°Bx con el quemador de Saacke quemando exitosamente Vinaza concentrada a 55°Bx, La combustión al igual que la generación de biogás, no consumen o convierten los inorgánicos, estos permanecen sin alteración alguna por lo que podemos aún podemos usar las Cenizas de la combustión para fertilizante.
Wascon Blue
15
En la experiencia del equipo quemando Vinaza y melaza, hasta la fecha no han tenido problemas para recolección de la cenizas generadas y usarlas en campo como fertilizante. Las cenizas resultantes de la combustión, tienen todo el potasio e inorgánicos presentes en la Vinaza 55°Bx, solo que ahora libre de agua por lo que pueden aplicarse eficientemente.
Caso Práctico Para poder comprobar la mayor eficiencia que tiene quemar la Vinaza 55°Bx, vamos a suponer el caso de una planta de alcohol etílico con las siguientes características: Capacidad de la destilería: 120,000 litros por día Materia Prima: Melaza Operación: 240 días por año Combustible actual: Combustóleo Vinaza generada: 1,500 m3/día de Vinaza 11°Bxcon DQO de 120,000 mg por litro Combustión
de Vinaza 55°Bx.
Para concentrar 1500 m3/día de Vinaza 11°Bx a55°Bx, se requiere remover 1,260 Toneladas/día de Agua, usando la tecnología propuesta por Wascon Blue, mediante el proceso de Osmosis Inversa Plato Tubular de Rochem, recuperaríamos 70% de agua como permeado, es decir 1.050 m3/día de agua y que debido a su pH, puede usarse como agua para fermentación reduciendo drásticamente el consumo de ácido sulfúrico usado actualmente en el proceso. Ya solamente necesitamos remover 210 toneladas/día de agua contenidas en el rechazo de la planta de Osmosis Inversa, de solamente 30% del volumen original de Vinaza, es decir 450 m3 por día, siendo así, sería mucho más fácil de concentrar en un sistema de evaporadores de múltiple efecto. La cantidad de Vinaza al 55°Bx, que se obtiene al final es de 315 Toneladas/día y tiene un poder calorífico de mínimo 1,800 Kcal/Kg, con esta Vinaza 55°Bx, es decir tendríamos alrededor de 567 millones de Kcal/día.
Wascon Blue
16
El vapor generado quemando las 315 Toneladas/día de Vinaza 55°Bx, sería de 30 Toneladas/hora (TPH) de Vapor de 40 Bars y usando este vapor en un turbo de contrapresión, podríamos generar 3 MWh de energía eléctrica. El vapor necesario para la planta de alcohol es de 3.5 Kg de vapor por litro de alcohol, o sea 17 TPH de vapor, adicionalmente para concentrar la Vinaza, usando la combinación propuesta, se requerirían de 3 TPH adicionales de vapor, es decir requerimos de un total de 20 TPH de vapor que puede ser de baja presión obtenido a la salida del turbo, sobran 10 TPH que se aprovechan para generar energía eléctrica. La energía eléctrica necesaria para esta planta es de 0.12 kW por litro de alcohol, es decir 600 kWh, adicionalmente requerimos de 29 kWh para la planta de Osmosis Inversa de Rochem y el evaporador de Múltiple Efecto, es decir se requieren de un total 629 kWh. La quema de la Vinaza 55°Bx, estaría generando 3,269 kWh de energía eléctrica, es decir sobrarían 2,640 kWh para venta a la red. La combustión directa de la Vinaza 55°Bx generaría el 100% de la necesidades de vapor y energía eléctrica de la planta de alcohol y de la concentración de la Vinaza 55°Bx, esto haría un proceso 100% independiente del uso de combustibles fósiles, haciendo la producción de alcohol de la destilería, un proceso sustentable, autónomo de la producción de azúcar y 100% natural o sea, un producto verde, libre de consumo de combustibles fósiles y en lugar de que la Vinaza represente un costo para la planta, represente un ahorro e ingreso. Para este caso, considerando un precio de combustible fósil de US $ 0.50 por litro y un precio de energía eléctrica de US $ 0.13 por kWh para compra y US $ 0.10 por kWh para venta y operando 240 días por año, se tendría un ahorro e ingreso estimado de US $ 5.3 millones/año. Los equipos necesarios para este proyecto serían los siguientes: 1. Sistema de PT RO de Rochem para 1,500 m3/día de Vinaza 2. Evaporadores de múltiple efecto para 500 m3/día de Vinaza 3. Caldera 30 TPH de Vapor a 40 bars de SteamMaster Brasil 4. Quemador Saacke para Vinaza 55°Bx 5. Turbo para generar 3 MWh de energía eléctrica 6. Generador y accesorios
Wascon Blue
17
El costo de inversión para estos equipos, se estima sea de US $ 6.5 millones, es decir, tendría un retorno de inversión de solamente 1.2 años. La Vinaza 55°Bx, es un producto renovable, siendo así, la quema de la Vinaza 55°Bx debe considerarse como un proyecto de cogeneración con combustibles renovables que al reducir gases invernadero es sujeto a los llamados bonos de carbono y a conseguir los CER correspondientes. Para la cantidad de CER que tendría este proyecto, solo podemos considerar la sustitución del combustóleo y la electricidad usada por la destilería, el total de CER sería el siguiente: Concepto
CER por la sustitución de combustóleo: CER por la generación de energía eléctrica Total CER Precio Ingreso Anual
Valor
21,374.80 9,603.25 30,978.05 10 309,780.54
Unidad
Ton CO2 Ton CO2 Ton CO2 US $/Ton CO2 US $/Año
El ingreso anual total incluyendo CER sería de US $ 5.6 millones/año y retorno de la inversión sería de 1.15 años. Loa bonos de carbono, puede ser solicitado para dos periodos de 7 años, es decir un total de 14 años, un valor de US $ 4.3 millones, representa más del 60% del costo de la inversión. Adicionalmente habría que considerar el valor de potasio delas cenizas obtenidas por la combustión de Vinaza 55°Bx. El ingreso estimado por este concepto es como sigue: K2O presente en la Vinaza55°Bxes de 4.8% en peso = 48 Kg por Tonelada Cantidad de Vinaza 55°Bx = 315 Toneladas/día Cantidad de K2O = 15,120 Kg/día Días de operación/año = 240 días Cantidad de K2O disponible = 3,628 Toneladas/año Valor de KCl = US $ 530/Tonelada, el contenido de K2O en KCl KCl = 60% Valor de K2O = US $ 883/Tonelada Valor de K2O en la Vinaza 55°Bx = US $ 3.2 millones/año
Wascon Blue
18
El ingreso total por ahorros e ingresos provenientes de la Vinaza 55°Bx incluyendo CER y venta de potasio sería de US $ 8.8 millones, lo que reduce el retorno a la inversión a solamente 0.8 años. Esto es sin considerar los ahorros en ácido sulfúrico y el costo actual que tiene la disposición de la Vinaza 11°Bx generada por la destilería. El tratamiento anaeróbico es una tecnología ampliamente usada en India, sin embargo los ahorros e ingresos en el mejor de los casos, apenas cubren el requerimiento para la destilería. Para que esta sea una solución cero descargas, se requiere de una inversión significativa, estimada para este caso en US $ 16.9 millones con un retorno de inversión de 2.2 años. En el caso de la quema o cogeneración con Vinaza 55°Bx, el costo de inversión no supera los US $ 6.5 millones y el retorno de inversión es de solamente 0.8 años, siendo así, esta sería una mejor solución para el tratamiento de la Vinaza. Otra ventaja de esta propuesta de Wascon Blue, es que el proyecto puede realizarse en varias fases, en una primera fase, podría recuperarse el 70% de agua para uso en la destilería, esto puede implementarse en menos de 7 meses, en una segunda fase, la concentración de la Vinaza 55°Bx, ya que los evaporadores estarían siendo instalados y operando en un año, y ya en una tercera fase, sería la caldera y el turbo, eso quedaría instalado y operando en 18 meses. La parte medular del proyecto, es la separación del agua, por lo que en caso de requerirse, Wascon Blue, puede realizar pruebas de planta piloto del sistema de Rochem en cualquier destilería que se requiera, al termino de las pruebas, podemos presentar una propuesta técnica comercial para su destilería, en caso de interés, agradecemos entrar en contacto con nosotros.
Enrique Olivera Melo Wascon Blue, S.A. de C.V.
