Calculo de la Huella de Carbono en la Produccion de Plasticombustibles

CÁLCULO DE LA HUELLA DE CARBONO EN LA PRODUCCIÓN DE PLASTICOMBUSTIBLES

Por: Felipe Calderón Sáenz
Director General
Dr. Calderón Laboratorios Ltda.
Bogotá, Colombia
calderon@drcalderonlabs.com
Revs. Feb 25 de 2021; Mzo 3 de 2021; Nov 29 de 2021

INTRODUCCIÓN

En el presente documento se realizará el cálculo de la Huella de Carbono generada en la producción de Plasticombustibles, tal como se ha venido desarrollando en el proyecto a nivel de Planta Piloto en la Ciudad de Funza, durante los años 2013 a 2019

METODOLOGÍA Y ALCANCE

Para el cálculo de la huella de Carbono, tendremos en cuenta y basaremos nuestros cálculos en el estado actual de la tecnología y su implementación en la planta piloto. Esta es una planta discontinua que opera por Batches, con una capacidad de 250 kg de plástico por batch, (1 Batch = 7 horas de actividad más 4 horas de enfriamiento), con pérdida de todo el calor de enfriamiento y sin recuperación de calor sobrante durante el proceso y una emisión de GEI consistentes en gases de combustión con exceso de oxígeno, a una temperatura comprendida entre 100 y 400 °C, según el momento dentro del ciclo.

Cabe resaltar que, en este proceso, a escala piloto, el consumo de combustibles para sostener el proceso representa aproximadamente el 34 % del material procesado, por las pérdidas e ineficiencias típicas de los procesos Batch ya anotados. En procesos de mayor tamaño, continuos o semicontinuos con recuperación de calor secundario, este consumo puede bajar hasta el 20 % del material procesado.

La metodología para utilizar será la de cálculo de los kgs equivalentes de CO2 emitidos, correspondientes al “Alcance 1” o sea aquellos productos de combustión directa utilizados como combustible en el proceso y los correspondientes al “Alcance 2” o sea CO2 equivalente de otras fuentes energéticas utilizadas en el proceso. En este caso únicamente la Energía Eléctrica.

No se tendrá en cuenta los kgs de CO2 equivalentes correspondientes al “Alcance 3” o sea aquellos emitidos en labores de transporte y acopio del plástico, ya que estos pertenecen al “Up Stream” del proceso y no forman parte de proceso de Plasticombustibles. Es decir, este cálculo arranca desde el momento en que el plástico se encuentra ubicado en los patios de acopio de la Planta.

FACTORES ENERGETICOS DIRECTOS ASOCIADOS A LA OPERACIÓN DE PLASTICOMBUSTIBLES

A continuación, presentamos un cuadro que muestra el Balance de Masa durante el proceso a nivel de Planta Piloto de Plasticombustibles:

[pic 1] 

Grafica No. 1 Balance de Masa en la producción de Diesel Vehicular en la Planta Piloto de Plasticombustibles.

Como podemos observar en el cuadro anterior, el proceso de obtención de Plasticombustibles implica dos etapas: Pirólisis y Destilación

Para el procesamiento de 250 kg de plástico, en la etapa de pirólisis se consumen 60 kg de Parafina (Paraffin Wax) y 25 kg de Gas y se producen 128 kg de Crudo pirolítico de plástico, 15 kg adicionales de Parafina, 10 kg adicionales de Gas, 10 kg de Carbonilla y 2 kg de Agua.

En la etapa de destilación, se procesan los 128 kg de crudo pirolítico de plástico obtenidos en la etapa anterior y se consumen 11 kg de parafina generados en esta etapa y se obtienen 28 kg de Nafta, 2 kg de Agua, 20 kg de Keroseno, 64 kg de Diesel y 3 kg adicionales de Parafina.

Para el cálculo vamos a expresar y discriminar el resultado de la siguiente forma:

1. Huella de Carbono generada en la producción de Crudo Pirolítico (Etapa de Pirólisis) referida a Crudo de salida, considerando que aquí que el Crudo pirolítico carga con la totalidad de la huella de este proceso.
2. Huella de Carbono generada en la Etapa de Destilación del Crudo Piroilítico, referida al Crudo de entrada. Esta carga con la totalidad de la Huella de esta parte del proceso independientemente de cuáles y cuantos sean los derivados obtenidos.
3. Huella total del proceso completo hasta aquí referida al plástico de entrada.
4. Huella total del proceso referida a la suma de Kerosene + Diesel obtenidos.
5. Huella total del proceso referida a la suma de Kerosene + Diesel + Nafta obtenidos
6. Huella adicional producida en la quema en Tea del Gas sobrante del proceso en la Etapa 1.

Para el cálculo de estas huellas, utilizaremos las siguientes composiciones típicas para el Gas y la Parafina, que son los únicos productos que se queman durante el proceso así:

Composición del Gas:

Reportada por Feng Gao en sus tesis de Doctorado en la Universidad de Canterbury y corroborada por el autor.

[pic 2]

Adaptado de: Thesis de Canterbury (1)

Composición de la Parafina:

Para la composición de la Parafina asumiremos, corroborada por nuestras investigaciones la siguiente composición citada por Miranda et al., consistente de Carbono “C” 85.05 % e Hidrógeno “H” 14.72 % para el Wax Mix con relación atómica C/H de 2.076. Las parafinas producidas en el proceso corresponden al material denominado en la industria petroquímica como “Slack Wax”.

[pic 3]

Tomado de: Miranda, R. & Pakdel, Hooshang & Roy, Christian & Vasile, Cornelia. (2001). Vacuum pyrolysis of commingled plastics containing PVC II. Product Analysis. Polymer Degradation and Stability. 73. 47-67. 10.1016/S0141-3910(01)00066-0.

OTROS FACTORES ENERGÉTICOS ASOCIADOS EN LA PRODUCCION DE PLASTICOMBUSTIBLES

La Huella de Carbono de la Energía Eléctrica en Colombia varia con el Mix Hidroeléctrica/Térmica y para Colombia  de acuerdo con XM (3), ver: Detalle noticias (xm.com.co) para el año 2019 tuvo el siguiente valor:

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