MÉTODO PARA DETERMINAR EMISIONES DE GASES DE EFECTO INVERNADERO (GEI) EN LA PRODUCCIÓN DE BIOPRODUCTO.

Método para determinar emisiones de gases de efecto invernadero (GEI) en la producción de bioproducto.

Se describe un método para obtener rápida y remotamente las emisiones de GEI. El método hace uso de una unidad de procesamiento para ejecutar instrucciones relacionadas con la determinación de las emisiones; una base de datos para almacenar parámetros relevantes relacionados con la producción de materia prima; medios de transmisión de datos, para recuperar dichos parámetros de la base de datos y transmitir dichos parámetros a la unidad de procesamiento, y un módulo de modelado de las emisiones de GEI conectado a la unidad de procesamiento y adaptado para generar un nivel de emisiones de GEI. El método comprende considerar un cálculo parcial para las emisiones con relación a cualquier proceso y agregarlas para obtener un valor global para dichas emisiones de GEI.

Objeto de la invención La invención descrita aquí se relaciona con el campo de la sostenibilidad y el control ambiental en la producción de materias primas y su posterior transformación para la obtención de bioproductos.

El objeto de la invención es un sistema y un método para producir bioproductos a partir de diversas materias primas controlando en cada momento el valor de las emisiones de gas de efecto invernadero (GEI) que se producen en todo los procesos necesarios para convertir dichas materias primas en bioproductos.

Antecedentes de la invención Los bioproductos incluyen materiales de construcción, pulpa y papel, productos forestales, biocombustibles, bioenergía, bioetanol con base en celulosa y con base en almidón, adhesivos basados en productos biológicos, bioquímicos, bioplásticos, biodiesel, butanol, biogás, compuestos químicos, etc. Los bioproductos son sujetos activos de investigación y desarrollo, y estos esfuerzos se han desarrollado significativamente en la transición siglo 20/21, impulsados principalmente por el impacto ambiental del uso del petróleo. Los bioproductos derivados de los biorrecursos pueden reemplazar muchos de los combustibles, productos químicos, plásticos, etc. que se derivan actualmente del petróleo.

Por ejemplo, como una forma de bioproducto, la bioenergía es energía renovable hecha disponible a partir de materiales derivados de fuentes biológicas e incluye diferentes formas, tales como: biocombustibles,

biolíquidos, biogás, electricidad renovable y energía térmica renovable.

Hay una ligera tendencia a preferir la palabra bioproducto en Europa en comparación con biocombustible en Norteamérica; bioproducto significa energía renovable obtenida a partir de materiales biológicos, e incluye: biocombustibles, biolíquidos, biogás, electricidad renovable y energía térmica renovable.

Como ejemplo de bioproducto, los biocombustibles han llamado la atención de científicos y del público en general, influidos por factores tales como el incremento de precios del petróleo, la necesidad de seguridad energética incrementada, y la preocupación por las emisiones de gases 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.

De alguna manera parece claro que el uso de materias primas para producir un bioproducto es una alternativa para el uso de otros combustibles fósiles produciendo así menos GEI, pero es necesario asegurarse de que el total de emisiones con relación a dichos bioproductos no sea mayor que las emisiones relacionadas con los combustibles fósiles.

La mayoría de las emisiones de GEI relacionadas con bioproductos se puede asociar a los procesos de producción de materias primas para obtener dichos bioproductos. Por lo tanto es necesario centrarse en la reducción de las emisiones de GEI relacionadas con tales procesos para la producción de materias primas.

Obtener en los orígenes de producción de dichas materias primas los parámetros relevantes para obtener las emisiones de GEI relacionadas con la producción de materias primas, normalmente no es posible debido a la gran cantidad de tiempo y recursos que se tienen que consumir para reunir dichos parámetros.

Por tanto, hay una necesidad de calcular rápidamente y de forma remota las emisiones de GEI en la producción de materias primas, sin dotar los orígenes de producción con medios para obtener los parámetros. Las emisiones de GEI se deben conocer antes de tomar la decisión de comprar dichas materias 45 primas.

DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN

La invención se refiere a un sistema y un método para determinar las emisiones de GEI implicadas en los diferentes procesos y etapas para la producción, en un origen determinado, de materia prima para obtener un bioproducto que puede a su vez comprender un coproducto. El propósito específico de esta invención es describir la obtención de emisiones de GEI relacionadas con los procesos de producción de materias primas para obtener una forma de bioproducto.

Los bioproductos comprenden bioenergía, así como también productos similares a bioplásticos, butanol,

furfural, app, apg, ácido fumárico, ácido acético, ácido láctico, xilitol, pha, sorbitol, ácido itacónico, ácido adípico, 1, 4 - butanodiol, 1, 3 - propanodiol, ácido succínico, ácido acrílico, resinas, fibra de carbono, fenol, o quinonas, entre otros.

Una forma de bioenergía puede ser biocombustibles, tal como bioetanol o biodiesel, o puede ser biogás, biolíquidos, electricidad renovable o energía térmica renovable, entre otros.

A continuación se proporcionan algunas definiciones que corresponden a algunos términos que se utilizarán más adelante.

Unidad de procesamiento: cualquier dispositivo (por ejemplo, un ordenador) adaptado para recibir/recuperar datos a partir de bases de datos o medios de almacenamiento (tal como memoria legible) , llevar a cabo cálculos y enviar el resultado de los cálculos a medios de salida (pantalla, impresora, etc.) .

Parámetro calculado: parámetro que se puede obtener a partir de otro.

Valores de referencia: valores obtenidos a partir de bases de datos y datos de bibliografía para el mismo producto o procesos o relacionados.

Datos de actividad: un parámetro característico de la actividad o de los medios utilizados para realizar cada proceso, que permite determinar las emisiones para un periodo dado a través del cálculo.

Factor de emisión: un parámetro que indica la cantidad de un GEI particular emitido directamente o indirectamente a partir de un proceso particular mediante una unidad de datos de actividad.

Valor de emisión: un parámetro que indica la cantidad de un GEI particular emitido directamente o indirectamente para cada proceso calculado utilizando la unidad de procesamiento y/o un módulo de modelación de emisiones para cada proceso.

Nivel de emisión que abarca todos los valores de emisión relacionados con todos los procesos necesarios para transformar el material fuente en bioproducto.

De acuerdo con un primer aspecto del objeto de la invención aquí descrita, la invención se refiere a un sistema para la producción controlada de bioproductos que comprende una monitorización y cálculo de emisiones de gases de efecto invernadero (GEI) en la producción de materia prima y la posterior conversión de dichas materias primas para obtener un bioproducto.

Para la realización de este primer aspecto de la invención se dispone de un sistema que presenta al menos una unidad de procesamiento adaptada para ejecutar instrucciones relacionadas con el control de los procesos necesarios para llevar a cabo la transformación de materias primas en bioproductos a la vez que se encarga de la determinación de emisiones de GEI en la producción de dichas materias primas para obtener

bioproductos; al menos una base de datos, accesible por al menos la unidad de procesamiento en la cual se almacenan datos tales como parámetros relevantes relacionados con los procesos tanto para la producción de materias primas como para la transformación de dichas mismas en bioproductos; estando la citada unidad de procesamiento y la base de datos conectadas mediante medios de transmisión de datos capaces de transmitir datos entre las citadas partes del sistema cesamiento.

El sistema dispone para llevar a cabo las tareas necesarias del método objeto de la invención de un módulo de modelado de emisiones de GEI incorporado en la forma de un programa de ordenador ejecutable por la unidad de procesamiento; al poner en marcha el citado módulo se inicia una captura de datos referidos a los niveles de generación de emisiones de GEI que se producen en los procesos necesarios para producir las materias primas y su consiguiente transformación en bioproductos; dichos datos se envían y almacenan en la 45 base de datos quedando accesibles a la unidad de procesamiento por medio de los medios de transmisión de datos, y por consiguiente al módulo de modelado de emisiones de GEI. Para un mejor acceso a la base de datos, y por razones de seguridad, se prevé que la base de datos se encuentre ubicada en medios de almacenamiento accesibles por la unidad de procesamiento; siendo estos medios de almacenamiento locales o remotos y soportados en cualquier tipo de almacenamiento... [Seguir leyendo]

1. Método para determinar emisiones de gases de efecto invernadero (GEI) en la producción de bioproducto, caracterizado porque el método comprende las etapas de:

• capturar, mediante unos medios de captura de datos, datos relacionados con emisiones de GEI de cada proceso y operaciones para producir materia prima a transformar en bioproducto y de cada proceso y operaciones para transformar la citada materia prima en bioproducto, donde los datos relacionados con emisiones de GEI se seleccionan de entre el grupo consistente en: consumo de energía, consumo de combustible, cantidad de fertilizante utilizado, gases de escape y distancia cubierta por los vehículos utilizados,

• enviar los datos capturados en el paso anterior a una base de datos accesible por al menos una unidad de procesamiento a través de unos medios de transmisión de datos conectados a dicha unidad de procesamiento,

• recuperar de la base de datos, por medio de un módulo de modelado de emisiones de GEI utilizando instrucciones recibidas de la unidad de procesamiento, los datos relacionados con emisiones de GEI

de cada proceso y operaciones necesarios para producir materia prima a transformar en bioproducto y de cada proceso y operaciones necesarios para transformar la citada materia prima en bioproducto,

• proporcionar dichos datos a la unidad de procesamiento y al módulo de modelado de emisiones de GEI para calcular emisiones de GEI a partir de los citados datos por medio del citado módulo de 20 modelado de las emisiones de GEI,

• procesar en el módulo de modelado de emisiones mediante la unidad de procesamiento los datos con relación a cada proceso involucrado en la producción de bioproducto para calcular un valor de emisiones de GEI parcial con relación a cada proceso, siguiendo la fórmula:

donde: n es el número de operaciones en un proceso, dato de actividad es un parámetro característico de la actividad o del equipo, instalaciones, operaciones, procesos o vehículos asociados con una fuente dada, que permite determinar sus emisiones través de cálculo, y factor de emisión es un parámetro que indica la cantidad de un GEI particular emitido de una actividad particular por unidad de producto, volumen, duración, cantidad de materias primas o energía, y

• calcular un valor global de emisión GEI global a partir de dichos valores de emisiones de GEI parciales con relación a cada proceso mediante la suma de cada valor parcial.

2. Método según reivindicación 1 donde los medios de captura de datos comprenden sensores ubicados a lo largo de los distintos dispositivos utilizados en los procesos necesarios para la producción de bioproducto destinados dichos sensores a capturar datos relacionados con emisiones de GEI producidas en cada proceso.

3. Método según reivindicación 1 ó 2 donde los medios de captura de datos comprenden fuentes de información accesibles por la unidad de procesamiento donde dichas fuentes de información comprenden datos relacionados con emisiones de GEI en procesos de producción de bioproducto.

4. Método de acuerdo con la una de las reivindicaciones anteriores caracterizado porque comprende:

• calcular una cantidad de fertilizante utilizado para la producción de materia prima, a partir de datos recuperados de la base de datos, por medio del módulo de modelado de las emisiones de GEI, utilizando instrucciones recibidas de la unidad de procesamiento, donde dichos datos comprenden:

• un parámetro relacionado con la producción general de materia prima,

• un parámetro relacionado con el consumo general de fertilizante,

• un parámetro relacionado con el índice de fertilización teórica que indica la cantidad de

materias primas producida por unidad de área, y

• un parámetro relacionado con la superficie general involucrada en la producción de 5 materias primas,

• transmitir, utilizando los medios de transmisión de datos, los parámetros calculados en las etapas previas a la unidad de procesamiento, y

• calcular, utilizando el módulo de modelado de las emisiones de GEI, la cantidad de fertilizante utilizado, ajustando el consumo real de fertilizante con el índice de fertilización teórica.

5. Método según reivindicación 4 donde el factor de emisión relacionado con la fabricación del fertilizante se calcula como un promedio ponderado del factor de emisión de cada tipo de fertilizante de acuerdo con la cantidad utilizada en cada área geográfica.

6. Método según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, donde la materia prima se selecciona de por lo menos una del grupo que consiste en: cereales, caña de azúcar, paja, residuos forestales, materiales 15 forestales, cultivos energéticos, residuos orgánicos, alcohol vínico, residuos de pesca y acuicultura, residuos, y cultivos de oleaginosas.

7. Método según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, donde el bioproducto comprende un bioplástico.

8. Método según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, donde el bioproducto comprende una forma 20 de bioenergía.

9. Método según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, donde el bioproducto comprende butanol.

10. Método según reivindicación 8 donde la forma de bioenergía es biocombustible.

11. Método según reivindicación 8 donde la forma de bioenergía es bioetanol.

12. Método según reivindicación 8 donde la forma de bioenergía es biogás.

13. Método según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores donde el bioproducto comprende un coproducto.