MÉTODO DE MEDIDA DE EMISIONES DE GASES DE EFECTO INVERNADERO RELACIONADOS CON LA INDUSTRIA DE BIOPRODUCTOS.

Método de medida de emisiones de gases de efecto invernadero relacionados con la industria de bioproductos.

El método aquí descrito permite la medición de las emisiones GEI producidas durante la producción de materia prima, transformación de la misma en bioproducto y transporte del citado bioproducto a partir de diferentes fuentes de material, teniendo en cuenta también el transporte de dicha materia prima tomada como fuente. El método comprende capturar, procesar y manipular diferentes parámetros y datos con relación a emisiones GEI asociadas con cada tarea necesaria para producir y distribuir el bioproducto y el suministro de dicho bioproducto y/o el material fuente que va a ser transformado en dicho bioproducto, con el fin de generar un valor de emisiones GEI total.

Campo de la invención La invención descrita por la presente se relaciona con el campo de la sostenibilidad y el control ambiental en procesos de producción de bioproductos.

El objeto de este procedimiento es un sistema y un método para medir emisiones GEI (gases de efecto invernadero) asociadas con la industria de bioproductos tanto a nivel de transformación, como de generación y transporte de todos los elementos relacionados con la producción de un bioproducto.

Antecedentes Los bioproductos incluyen materiales de construcción, pulpa y papel, productos forestales, biocombustibles, productos bioenergéticos, etanol basado en celulosa y basado en almidón, adhesivo basados en bioproductos, bioquímicos, plásticos biodegradables, etc. Los bioproductos son sujetos activos de investigación y desarrollo, y estos esfuerzos se han desarrollado significativamente en la transición de siglo 20/21, impulsados principalmente 15 por el impacto ambiental del uso del petróleo. Los bioproductos derivados de biorecursos pueden reemplazar la mayor parte de los combustibles, químicos, plásticos etc. que se derivan actualmente del petróleo. Por ejemplo la bioenergía es la clase de bioproducto que proporciona una fuente de energía renovable disponible a partir de materiales derivados de fuentes biológicas e incluye: biocombustibles, biolíquidos, biogás, energía eléctrica renovable y energía térmica renovable. Bioproducto significa energía renovable obtenida a partir de materiales biológicos, e incluye, entre otros: biocombustibles, biolíquidos, biogás, energía eléctrica renovable, energía térmica renovable, productos químicos, bioplásticos y resinas.

Como ejemplo de bioproducto, los biocombustibles han llamado la atención de científicos y del público en general, influenciados por factores tales como el incremento de precios del petróleo, el incremento de la necesidad de seguridad energética, y la preocupación por las emisiones de gas de efecto invernadero de los combustibles fósiles. Los biocombustibles se utilizan entre otras cosas para la producción de ETBE (aditivo para gasolina) , o para mezcla directa con gasolina o diesel. Siendo fuentes de energía renovable, los biocombustibles reducen las emisiones de CO2, y contribuyen a la seguridad y diversificación del suministro de energía, a la vez que reducen la dependencia de los combustibles fósiles en el transporte y ayudan en el cumplimiento del protocolo de Kioto.

Los gases de efecto invernadero (abreviados GEI) son gases en la atmósfera que absorben y emiten radiación dentro del rango infrarrojo térmico que es la causa fundamental del efecto invernadero. Los gases de invernadero principales en la atmósfera de la tierra son dióxido de carbono, metano, óxido nitroso, entre otros.

Por lo tanto parece ser claro que se pueden utilizar bioproductos como alternativa para otros combustibles fósiles, produciendo así menos GEI, pero es necesario saber cuánto GEI conlleva la producción de dicho bioetanol, con el fin de determinar si el uso del bioproducto en lugar de otros combustibles fósiles puede beneficiar la reducción de las emisiones que afectan el calentamiento global, por lo cual es necesario calcular exactamente un nivel de emisiones GEI asociado con el proceso completo de producir dicho bioproducto, siendo dicho nivel de emisiones de GEI derivado de las emisiones GEI relacionadas con cada proceso individual utilizado para la transformación de materias primas.

DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN

El objeto de la invención es un método para calcular emisiones GEI asociadas con la industria de los bioproductos. Dicho método mide no solo las emisiones de GEI relacionadas con la producción propiamente dicha sino, tal como lo apreciaría el experto, se debe tener en cuenta las emisiones producidas en la generación de materia prima, la logística y el transporte tanto de materias primas, a saber materia prima; y el producto final, a saber bioproducto.

Es importante mencionar que el objeto de la invención aplica para diferentes materias primas como: cereales (maíz, trigo, cebada, sorgo, ...) , caña de azúcar, paja, cultivos energéticos, residuos forestales, desperdicios orgánicos, residuos sólidos urbano, alcohol vínico, residuos de pesca y de acuicultura y cultivos de oleaginosas. El método de la invención utiliza datos recolectados o bien de bases de datos o por medios de captura de datos que se conectan a medios de transmisión de datos para obtener datos de fuentes de datos o de una pluralidad de 50 sensores se encuentran dispuestos a lo largo de la planta de producción de bioproductos, en las instalaciones logísticas y los medios de transporte utilizados para suministrar material prima a la planta de producción, o para transportar al bioproducto, una vez producido, desde dicha planta de producción. Dichos datos recolectados pueden comprender información, cifras y estadísticas, e información pura con relación a las variables asociadas con emisiones GEI de cada elemento en donde se asigna al menos un sensor.

Los datos recolectados se envían luego a través de los medios de transmisión de datos a al menos una base de datos accesible mediante un módulo de modelado de emisiones que puede comprender una unidad de proceso, 5 pudiendo estar incorporada dicha unidad de proceso en el módulo de análisis y procesamiento o puede ser una unidad de proceso individual conectada a dicho módulo de procesamiento y análisis con el fin de trabajar en conjunto. Como el experto podrá reconocerlo, dicha unidad de proceso y módulo de modelado de emisiones necesita al menos medios de almacenamiento y memoria, pudiendo estas dos partes estar comprendidas en la unidad de proceso, compartiendo así el módulo de modelado de emisiones; adicionalmente la base de datos o las bases de datos se pueden almacenar en dichos medios de almacenamiento; pero los medios de almacenamiento pueden ser externos o aún medios de almacenamiento en red accesibles mediante la unidad de proceso y/o el módulo de modelado de emisiones.

Los datos recolectados se procesan con el fin de obtener valores parciales, calores totales y factores de emisión individuales relacionados con cada actividad, tarea, proceso o elemento involucrado en la transformación de materia prima en bioproductos (que incluye transporte y logística, como se estableció anteriormente) . Los resultados de dicho procedimiento proporcionan factores de emisión individuales que se pueden almacenar en la base de datos para acciones adicionales o se pueden procesar directamente mediante el módulo de modelado de emisiones con el fin de obtener un valor total de emisiones GEI del ciclo de vida completo del bioproducto.

La unidad de proceso ejecuta las instrucciones necesarias para realizar todos los procesos necesarios para conseguir el método de la invención, que cubre al menos dos partes principales de la industria de los bioproductos, producción de materia prima y transformación de dicha materia prima en bioproducto. Dichas instrucciones se pueden incorporar como software almacenado en los medios de almacenamiento o directamente, quizás temporalmente, en la memoria del sistema, a la espera de ser llamado y ejecutado.

Dichas instrucciones permiten al sistema llevar a cabo el método de la invención, que comprende principalmente 25 dos partes.

La primera parte cubre los procesos de producción de bioproductos involucrados en la producción de bioproductos propiamente dicha, llevados a cabo en la planta de producción, implicando esta primera parte la medición de las emisiones GEI relacionadas con:

-La generación de la propia energía consumida necesaria en las plantas de producción con el fin de llevar

a cabo los procesos necesarios para transformar el material fuente en bioproducto siendo producida dicha energía en términos de electricidad (parcialmente autoconsumida y exportada) y vapor en CHP (ciclo combinado, del inglés "Combined Heat and Power) utilizando NG (gas natural) como combustible. También se consideran los gases de escape por su contenido de energía.

-Los procesos de conversión de bioproductos, junto con los procesos de producción necesarios para

convertir el material fuente en bioproductos y su coproducto, en los procesos comunes se identifican como aquellos previos a la preparación del producto y el coproducto. Se enumeran como: molienda, maceración, cocción, licuefacción, fermentación, destilación, deshidratación, tratamiento en caldera, unidad de cogeneración, turbina a gas, turbina de vapor, preparación de materia prima, pretratamiento de biomasa, separación de sólidos/líquidos, gasificación, refrigeración, limpieza de gases, compresión, reacción de catálisis, hidrólisis enzimática, selexol,... [Seguir leyendo]

1. Método de medida de emisiones de gases de efecto invernadero (GEI) relacionados con la industria de bioproductos, donde dicha industria comprende producción de materia prima, transformación de la citada materia prima en bioproducto y la logística asociada tanto al transporte de la materia prima a un lugar de transformación como la distribución del bioproducto transformado a partir de dicha materia prima, estando el método caracterizado porque comprende:

-captar mediante unos medios de captura de datos al menos una variable relacionada con al menos una de las siguientes emisiones: emisiones de GEI resultantes de la producción de bioproductos en planta de

transformación, emisiones de GEI resultantes de la distribución de bioproductos, emisiones resultantes de una logística de materia prima para producción de bioproductos, donde dicha variable se selecciona de entre el grupo consistente en: índice de flujo, temperatura, presión, peso, humedad, consumo de flujo, energía exportada, material en partículas, composición de gas, energía producida, energía consumida, combustible de materia prima consumido, energía consumida necesaria , contenido de energía de gases de escape y flujo de desperdicios,

-enviar dicha al menos una variable captada en el paso anterior a una base de datos por medio de unos medios de transmisión de datos,

-recuperar por medio de un módulo de modelación de emisiones de GEI asociado a una unidad central de proceso dicha variable de la base de datos,

-calcular, por medio del módulo de modelación de emisiones de GEI un valor de datos de actividad

relacionados con una tarea asociada a la variable a partir de dicha variable, donde dichos datos de actividad comprenden un parámetro característico de la actividad o tareas del equipo, instalaciones, procesos o vehículos,

-calcular, por medio del módulo de modelación de emisiones de GEI un factor de emisión relacionado con la tarea asociada a la variable a partir de dicha variable, donde el factor de emisión es un parámetro indicativo de cantidad de contaminante emitido por unidad de producto, volumen, duración, cantidad de materia

prima o combustible,

-calcular, por medio del módulo de modelado de las emisiones de GEI menos un índice de emisión de distribución y transporte [TDER] asociado a emisiones de GEI producidas por medios de transporte utilizados en logística de la industria de bioproductos,

-calcular, por medio del módulo de modelación de las emisiones de GEI un valor de emisión asociado 30 con cada tarea utilizando la siguiente Fórmula:

Valor de Emisión= Factor de Emisión• Datos de Actividad, y

-calcular, por medio del módulo de modelación de las emisiones de GEI un nivel de emisión de GEI asociado con la industria de bioproductos aplicando la siguiente Fórmula:

-Emisiones = L (Datos de actividadi.Factor de emisióni) + L (TDERi)

3.

2. Método de acuerdo con la reivindicación 1 donde los medios de captura de datos son operativos para monitorear, recolectar y reportar datos seleccionados del grupo que consiste de índice de flujo, peso, humedad, consumo de flujo, energía exportada, temperatura, presión, material en partículas, composición de gases, energía producida, energía consumida, combustible de materia prima consumido y flujo de desperdicios.

3. Método de acuerdo con la reivindicación 1en donde el proceso utilizado para producir bioproductos del material fuente se selecciona del grupo que consiste de: molienda, maceración, cocción, licuefacción, fermentación, destilación, deshidratación, tratamiento en caldera, unidad de cogeneración, turbina a gas, turbina de vapor, preparación de materia prima, pretratamiento de biomasa, separación de sólidos/líquidos, gasificación, refrigeración, limpieza de gases, compresión, reacción de catálisis, hidrólisis enzimática, selexol,

transesterificación, evaporación, mezcla, secado, extracción, desgomado, filtración, recuperación, refinación, purificación, clarificación, esterificación ácida, condensación, ventilación y rectificación.

4. Método de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3 donde el bioproducto comprende adicionalmente un coproducto.

5. Método de acuerdo con la reivindicación 4 en donde el coproducto se selecciona del grupo que consiste de: biocombustibles, biolíquidos, biogás, productos químicos, electricidad renovable, energía térmica renovable, bioplásticos, resinas y CO2.

6. Método de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5 en donde el bioproducto es un 5 biocombustible.

7. Método de acuerdo con la reivindicación 6 en donde el biocombustible es bioetanol.

8. Método de acuerdo con la reivindicación 6 en donde el biocombustible es biodiesel.

9. Método de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5 en donde el bioproducto es un bioplástico.

10. Método de acuerdo con la reivindicación 1 donde la materia prima se selecciona de entre el grupo que consiste en: cereales, caña de azúcar, paja, cultivos energéticos, material forestal, residuos forestales, desperdicio orgánico, alcohol vínico, residuos de pesca y de acuicultura y cultivos oleaginosos.

11. Método de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10 donde los medios de captura de datos se conectan a al menos una fuente de datos que comprende datos relevantes con relación a emisiones 15 asociadas con los medios de transporte donde dichos datos relevantes comprenden al menos uno de:

. datos disponibles de las bases de datos y/o bibliografía que comprende información relacionada con emisiones de medios de transporte, y

. datos relacionados con un uso directo de consumo de energía de medios de transporte.

12. Método de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 11 donde la etapa para calcular el índice de emisión de distribución y transporte [TDER] se realiza en base a una ruta seleccionada utilizando al menos un sistema de ruta para permitir la selección de una ruta de acuerdo con las emisiones de GEI asociadas a los medios de transporte que realizan dicha ruta.