SISTEMA Y METODO PARA CALCULAR EMISIONES GHG EN PROCESOS DE PRODUCCION DE BIOPRODUCTOS.

Sistema y método para calcular emisiones GHG en procesos de producción de bioproductos.

El método y sistema descrito aquí permite el cálculo de las emisiones de GHG producidas durante la generación de bioproducto a partir de diferentes materiales fuente. El método comprende capturar, procesar y manipular diferentes parámetros y datos con relación a emisiones GHG asociadas con cada proceso único necesario para producir bioproductos, con el fin de generar un valor total de emisiones GHG por medio de la aplicación de las Fórmulas para los datos aislados procesados y recolectados relacionados con las emisiones GHG de cada proceso.

Sistema y método para calcular emisiones ghg en procesos de producción de bioproductos Campo de la invención La invención descrita por la presente se relaciona con el campo de la sostenibilidad y el control ambiental en los procesos de producción de bioproductos.

El objeto de esta invención es un sistema y un método para calcular emisiones GHG asociadas con el proceso de conversión de material fuente en bioproductos.

Antecedentes Los bioproductos incluyen materiales de construcción, pulpa y papel, productos forestales, biocombustibles, bioenergéticos, etanol basado en celulosa y basado en almidón, adhesivos basados en productos biológicos, bioquímicos, plásticos biodegradable, bioplásticos, 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 biorrecursos pueden reemplazar la mayor parte de los combustibles, productos químicos, plásticos etc. que se derivan actualmente del petróleo.

Como un 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, la necesidad de seguridad energética incrementada, 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.

Con el fin de producir el bioproducto, tal como biocombustibles como bioetanol y biodiesel, se necesitan llevar a cabo algunos procesos, produciendo dichos procesos emisiones tales como GHG.

Los gases de efecto invernadero (algunas veces abreviados GHG) 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 efecto invernadero principales en la atmósfera de la tierra son dióxido de carbono, metano, óxido nitroso, entre otros.

Los bioproductos se han promovido como una solución climática así como también por su seguridad energética y los beneficios económicos domésticos; frecuentemente los analistas asumen que, a diferencia de las emisiones de los procesos los bioproductos no emiten CO2 neto ya que su carbono biogénico ha sido absorbido recientemente de la atmósfera.

Por lo tanto, parece ser claro que se pueden utilizar bioproductos como una alternativa para otros combustibles fósiles derivados produciendo así menos GHG, pero hay que saber cómo las emisiones de GHG están implicadas en la producción de dichos bioproductos con el fin de determinar si el uso de bioproducto en lugar de otros combustibles fósiles pudiera beneficiar la reducción de emisiones que afectan el calentamiento global, necesitando por lo tanto tener la capacidad de calcular exactamente un nivel de emisión GHG asociado al proceso completo de producir dicho bioproducto, es decir el nivel de emisiones GHG derivado de las emisiones GHG relacionadas con cada proceso individual utilizado para la transformación de materias primas.

Resumen de la invención El objeto de la invención es un sistema y método para calcular emisiones de GHG asociadas con la producción de bioproductos a partir de un material fuente.

El método y sistema descritos aquí pueden producir diferentes datos de emisiones de GHG (gas de efecto invernadero) al procesar al menos una variable relacionada con las emisiones de GHG (gas de efecto invernadero) generadas a partir de cada proceso utilizado para la producción de bioproducto en un sitio. Dichos datos de emisión pueden comprender:

-Un factor de emisión para cada proceso calculado utilizando la unidad de procesamiento y/o o un módulo de modelación de emisiones del sistema.

-El valor de los datos de actividad para cada proceso calculado utilizando la unidad de procesamiento y/o un módulo de modelación de emisiones del sistema.

-Un valor de emisión para cada proceso calculado utilizando la unidad de procesamiento y/o un módulo de modelación de emisiones del sistema resultante de aplicar, para cada proceso, la siguiente Fórmula:

Valor de Emisión=Datos de ActividadprocesooFactor de Emisiónproceso

-Un nivel de emisión que abarca todos los valores de emisión relacionados con todos los procesos necesarios para transformar el material fuente en bioproducto. Esto se logra al aplicar la siguiente Fórmula:

De acuerdo con lo que se ha explicado anteriormente, el sistema de la invención comprende:

-al menos una unidad de procesamiento adaptada para ejecutar al menos instrucciones relacionadas con la determinación del nivel de emisiones de GHG (gas de efecto invernadero) en los procesos de producción de bioproductos,

-una pluralidad de sensores dispuestos a lo largo del sitio adaptado para monitorear, recolectar y reportar al menos una variable relacionada con las emisiones de GHG (gas de efecto invernadero) generadas a partir de la producción de bioproductos en el sitio,

-medios de transmisión de datos adaptados para transmitir datos y accesibles por la unidad de procesamiento y conectados al menos a la pluralidad de sensores,

-al menos una base de datos accesible mediante la unidad de procesamiento por medio de los medios de transmisión de datos, y

-un módulo de modelación de emisiones de GHG (gas de efecto invernadero) conectado a la unidad de procesamiento y adaptado para procesar la al menos una variable relacionada con las emisiones de GHG (gas de efecto invernadero) , producidas por cada proceso de producción de bioproductos, para calcular los datos de las emisiones de GHG (gas de efecto invernadero) asociados con cada proceso de la producción de bioproductos en el sitio.

Preferiblemente, los datos que se relacionan con la al menos una variable relacionada con las emisiones de GHG (gas de efecto invernadero) generadas a partir de la producción de bioproductos en el sitio recolectadas por la pluralidad de sensores ubicados en el sitio que incluye al menos una base de datos.

Se prefiere que la pluralidad de sensores se adapten para monitorear y reportar datos seleccionados del grupo que consiste en: un índice de flujo, temperatura, presión, peso, humedad, consumo de flujo, energía exportada, material en partículas, composición de gases, energía producida, energía consumida, combustible de consumido, y flujo de desperdicios.

De acuerdo con una realización preferida de la invención, al menos una unidad de procesamiento (5) comprende:

-al menos un procesador adaptado para ejecutar las instrucciones relacionadas con la determinación del nivel de emisiones de GHG (gas de efecto invernadero) en los procesos de producción de bioproductos que procesan al menos uno de los siguientes:

-los datos de las emisiones de GHG (gas de efecto invernadero) , y

-la al menos una variable relacionada con las emisiones de GHG (gas de efecto invernadero) ,

-al menos una memoria conectada a al menos un procesador, y

-medios de almacenamiento adaptados para almacenar al menos las instrucciones ejecutadas mediante al menos un procesador.

Los medios de transmisión de datos se pueden seleccionar preferiblemente de: medios de comunicación cableados, medios de comunicación inalámbricos y medios de comunicación de campo cercano.

El bioproducto puede comprender adicionalmente un coproducto de bioproducto. El bioproducto puede ser preferiblemente, entre otros, biocombustible como bioetanol o biodiesel, entre otros.

El material fuente se puede seleccionar de, entre otros: cereales, caña de azúcar, paja, cultivos energéticos, material forestal, residuos forestales, desperdicio orgánico, alcohol de vino, residuos de pesca y acuicultura y cultivos oleaginosos.

El sistema comprende adicionalmente de forma preferible al menos una interfaz a la unidad de procesamiento, adaptada para generar un informe del nivel de las emisiones de GHG (gas de efecto invernadero) .

De acuerdo con una realización preferida, los datos de las emisiones de GHG (gas de efecto invernadero) asociados con cada proceso de la producción de bioproductos en el sitio se pueden seleccionar del grupo que consiste de:

-un factor de emisión resultante de procesar la...

1. Un sistema (1) para calcular un nivel de las emisiones de GHG (gas de efecto invernadero) en procesos de producción de bioproductos utilizando un material fuente en una planta (7) , sistema (1) caracterizado porque comprende:

-al menos una unidad de proceso (5) adaptada para ejecutar instrucciones relacionadas con el cálculo del nivel de emisiones de GHG (gas de efecto invernadero) en los procesos de producción de bioproductos,

-una pluralidad de sensores (2) dispuestos a lo largo de la planta (7) adaptados para monitorear, recolectar y reportar al menos una variable relacionada con emisiones de GHG (gas de efecto invernadero) generadas a partir de la producción de bioproductos en la planta (7) ,

-medios de transmisión de datos (3) adaptados para transmitir datos, accesibles por la unidad de proceso (5) y conectados a la pluralidad de sensores (2) ,

-al menos una base de datos accesible mediante la unidad de proceso (5) por medio de los medios de transmisión de datos (3) , y

-un módulo de modelación (4) de emisiones de GHG (gas de efecto invernadero) conectado a la unidad de proceso (5) y adaptado para procesar la citada variable relacionada con las emisiones de GHG (gas de efecto invernadero) producidas por cada proceso de producción de bioproductos y para calcular el nivel de las emisiones de GHG (gas de efecto invernadero) asociadas con cada proceso de la producción de bioproductos en la planta (7) a partir de dicha variable.

2. Sistema (1) de acuerdo con la reivindicación 1 en donde la variable relacionada con las emisiones de GHG (gas de efecto invernadero) generadas a partir de la producción de bioproductos en la planta (7) recolectadas por la pluralidad de sensores (2) ubicados en la planta (7) se incluye en una base de datos.

3. Sistema (1) de acuerdo con la reivindicación 1, en donde la pluralidad de sensores (2) se encuentran adaptados para monitorear y reportar datos seleccionados del grupo que consiste en: índice de flujo, temperatura, presión, peso, humedad, consumo de flujo, energía exportada, material en partículas, composición de gases, energía producida, energía consumida, combustible consumido, y flujo de desperdicios.

4. Sistema (1) de acuerdo con la reivindicación 1 en donde la unidad de proceso (5) comprende:

-al menos un procesador adaptado para ejecutar las instrucciones relacionadas con la determinación del nivel de emisiones de GHG (gas de efecto invernadero) en los procesos de producción de bioproductos que procesan al menos la variable relacionada con las emisiones de GHG (gas de efecto invernadero) ,

-al menos una memoria conectada al procesador, y

-medios de almacenamiento adaptados para almacenar al menos las instrucciones ejecutadas mediante el procesador.

5. Sistema (1) de acuerdo con la reivindicación 1 en donde los medios de transmisión de datos (3) se seleccionan del grupo que consiste en: medios de comunicación cableados, medios de comunicación inalámbricos y medios de comunicación de campo cercano.

6. Sistema (1) de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5 en donde el bioproducto comprende adicionalmente un coproducto.

7. Sistema (1) de acuerdo con la reivindicación 6 en donde el coproducto se selecciona del grupo que consiste en: biocombustibles, biolíquidos, biogás, , productos de carga, bioplásticos, resinas y CO2.

8. Sistema (1) de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7 en donde el bioproducto es un biocombustible.

9. Sistema (1) de acuerdo con la reivindicación 8 en donde el biocombustible es bioetanol.

10. Sistema (1) de acuerdo con la reivindicación 8 en donde el biocombustible es biodiesel.

11. Sistema (1) de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7 en donde el bioproducto es un bioplástico.

12. Sistema (1) de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 11 en donde el material fuente se selecciona del grupo que consiste en: cereales, caña de azúcar, paja, cultivos energéticos, material forestal, residuos forestales, desperdicio orgánico, alcohol de vino, residuos de pesca y acuicultura y cultivos oleaginosos.

13. Sistema (1) de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 12 caracterizado porque comprende adicionalmente una interfaz (6) a la unidad de proceso (5) , adaptada para generar un informe del nivel de las emisiones de GHG (gas de efecto invernadero) .

14. Un método para calcular las emisiones de GHG (gas de efecto invernadero) resultantes de producir bioproducto a partir de un material fuente en una planta (7) utilizando el sistema (1) descrito en las reivindicaciones 1 a 13, comprendiendo el método:

-recolectar, por medio de la pluralidad de sensores (2) la variable que impacta las emisiones del GHG (gas de efecto invernadero) resultantes de la producción de bioproductos en la planta (7) ,

-enviar dicha variable que afecta a las emisiones del GHG (gas de efecto invernadero) resultantes de la generación de bioproductos en la planta (7) a la base de datos por medio de los medios de transmisión de datos (3) ,

-recuperar, por medio del módulo de modelación (4) de emisiones de GHG (gas de efecto invernadero) , de la base de datos dicha variable que impacta las emisiones del GHG (gas de efecto invernadero) resultantes de la generación de bioproductos en la planta (7) ,

-calcular, por medio del módulo de modelación (4) de emisiones de GHG (gas de efecto invernadero) , el valor de los datos de actividad de la variable que impacta las emisiones del GHG (gas de efecto invernadero) , por medio del módulo de modelación (4) de las emisiones de GHG (gas de efecto invernadero) ,

-calcular, por medio del módulo de modelación (4) de emisiones de GHG (gas de efecto invernadero) , el factor de emisión de la variable que impacta las emisiones del GHG (gas de efecto invernadero) , por medio del módulo de modelación (4) de emisiones de GHG (gas de efecto invernadero) ,

-calcular, por medio del módulo de modelación de las emisiones de GHG (gas de efecto invernadero) (4) , el valor de emisión asociado con cada proceso utilizando la siguiente Fórmula:

- Valor de Emisiin= Factor de Emisiino Oatos de Actividad, y

-calcular, por medio del módulo de modelación de las emisiones de GHG (gas de efecto invernadero) (4) , el nivel de emisión de GHG (gas de efecto invernadero) asociado con la producción de bioproductos en la planta (7) , aplicando la siguiente Fórmula:

15. Método de acuerdo con la reivindicación 14 en donde la pluralidad de sensores (2) se adaptan 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 consumido y flujo de desperdicios.

16. Método de acuerdo con la reivindicación 14 en donde el proceso utilizado para producir bioproductos del material fuente se selecciona del grupo que consiste en: molienda, maceración, cocción, licuefacción, fermentación, destilación, deshidratación, tratamiento en caldera, unidad de cogeneración, turbina a gas, turbina de vapor, preparación de material fuente, 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.

17. Método de acuerdo con la reivindicación 14 en donde las emisiones de GHG (gas de efecto invernadero) se expresan en g CO2eq/ MJ.

18. Método de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 14 a 17 en donde el bioproducto comprende adicionalmente un coproducto.

19. Método de acuerdo con la reivindicación 18 en donde el coproducto se selecciona del grupo que consiste en: biocombustibles, biolíquidos, biogás, productos de carga, bioplásticos, resinas y CO2.

20. Método de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 14 a 19 en donde el bioproducto es un biocombustible.

21. Método de acuerdo con la reivindicación 20 en donde el biocombustible es bioetanol.

22. Método de acuerdo con la reivindicación 20 en donde el biocombustible es biodiesel.

23. Método de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 14 a 18 en donde el bioproducto es un plástico biodegradable.

24. Método de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 14 a 23 en donde el material fuente se selecciona del grupo que consiste en: cereales, caña de azúcar, paja, cultivos energéticos, material forestal, residuos forestales, desperdicio orgánico, alcohol de vino, residuos de pesca y acuicultura y cultivos oleaginosos.