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LABORATORIO DE INVESTIGACIN

EN COMBUSTIBLES Y ENERGA

J. J. DAZ V

EL CARBN COLOMBIANO:

ENERGA PARA EL MUNDO

OPORTUNIDADES DE

INVESTIGACIN

Jos de Jess Daz Velsquez



J. J. DAZ V

OBJETIVO

OFRECER UN PANORAMA GENERAL

SOBRE EL CARBN COLOMBIANO

Y PRESENTAR ALGUNAS

INVESTIGACIONES REALIZADAS EN EL

LICE (UNIVERSIDAD NACIONAL DE

COLOMBIA)



J. J. DAZ V

CONTENIDO

1. El carbn en Colombia

2. Oportunidades de investigacin.

3. La investigacin en el LICE

4. Conclusiones



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CARBN EN COLOMBIA



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Zonas carbonferas de Colombia

Fuente: Ingeominas 2004



J. J. DAZ V

Reservas probadas de carbn. Ao 2010, millones de Ton.

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Antioquia Boyac Cesar Crdoba Cundinamarca La Guajira Norte de

Santander

Santander Valle del

Cauca

Fuente: INGEOMINAS, UPME.



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Produccin de carbn en Colombia, Kton

0

10000

20000

30000

40000

50000

60000

70000

80000

1990 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010

Fuente: Ecocarbon; Minercol; Dane (Comercio Exterior) y UPME (Balance Energtico Nacional)



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0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

Antracita KTon

Metalrgico KTon

Produccin de carbn por tipo, kton



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Produccin de carbn en Colombia por tipo

0

10000

20000

30000

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60000

70000

80000

Antracita KTon

Metalrgico KTon

Trmico KTon

Total KTon

Fuente: Ecocarbon; Minercol; Dane (Comercio Exterior) y UPME (Balance Energtico Nacional)



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Precio interno de carbn y coque

0

20

40

60

80

100

120

140

160

1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010

Carbn Trmico (US$ / t) Us$/Ton

Coque (US$ / t) Us$/Ton

Fuente: Datos de comercio exterior DANE.Elabor: UPME, Marzo de 2011.



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Produccin de carbn por tipo de minera, kTon

0

10.000

20.000

30.000

40.000

50.000

60.000

70.000

1. Cielo Abierto

2. Subterrnea

Fuente 1994-1995: Estimado UPME; 1996-2000 ISA y DANE (Encuesta Anual Manufacturera); 1999-2000 Memorias al

Congreso; 2001 - 2009 Comercializadoras y Termoelctricas. Elabor: UPME, Diciembre de 2010.



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Precios FOB exportacin de carbn

0

50

100

150

200

250

300

350

1. Antracitas Us$/Ton

2. Hullas Trmicas Us$/Ton

3. Carbn Metalrgico Us$/Ton

4. Coque y Semicoque Us$/Ton

Fuente: Datos de comercio exterior DANE.Elabor: UPME, Marzo de 2011.



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Pas 2009 Mt

China 2.971,4

US 918,7

India 526,1

Australia 335,2

Indonesia 263,3

South Africa 247,3

Russian Federation 228,6

Kazakhstan 96,2

Poland 78,0

Colombia 72,9

Total World 5.989,5

China, 49,6%

US, 15,3%

India, 8,8%

Australia, 5,6%

Indonesia, 4,4%

South Africa, 4,1%

Russian Federation, 3,8%

Kazakhstan, 1,6% Poland, 1,3% Colombia, 1,2%

Principales pases productores de carbn

Fuente: IEA Statistics 2010



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Pas 2009 Mt Participacin

China 2.559,0 49,3%

US 872,2 16,8%

India 493,9 9,5%

South Africa 245,7 4,7%

Indonesia 233,9 4,5%

Australia 204,6 3,9%

Russian Federation 172,7 3,3%

Kazakhstan 83,5 1,6%

Colombia 72,3 1,4%

Poland 69,5 1,3%

Total World 5.195,7 100,0%Pas 2009 Mt Participacin

Indonesia 200,2 28,1%

Australia 136,5 19,2%

Russian Federation 105,0 14,8%

Colombia 69,4 9,8%

South Africa 66,3 9,3%

Kazakhstan 22,2 3,1%

China 21,3 3,0%

US 19,5 2,7%

Canada 6,9 1,0%

Polona 6,6 0,9%

Ucrania 5,1 0,7%

Venezuela 3,5 0,5%

India 1,9 0,3%

Exportaciones Mundiales Carbn Termico

Principales pases productores y exportadores de carbn trmico




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China, 51,95%

Australa, 16,45%

Fed. Rusa, 7,04%

Estados Unidos, 5,86%

India, 4,06%

Indonesa, 3,70%

Canad, 2,88%

Ucrana, 2,29%Colombia, 0,07%

Principales pases productores de carbn coquizable


Carbn coquizable ~ 800 Mt



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Principales pases exportadores de carbn coquizable

AustraliaEstados Unidos

Indonesia CanadRussian

FederationPolona Otros* China

South Africa

Kazakhstan India Ucrana

2009 Mt 125,2 38,6 29,5 21,4 11,2 1,7 1,7 1,5 0,6 0,5 0,2 0,2

Part. 2009 53,9% 16,6% 12,7% 9,2% 4,8% 0,7% 0,7% 0,6% 0,3% 0,2% 0,1% 0,1%

0%

10%

20%

30%

40%

50%

60%

0

20

40

60

80

100

120

140

Mill

on

es

de

to

ne

lad

as

Fuente: IEA Statistics 2010 *otros: incluye Colombia

Exportaciones ~ 250 Mt



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China; 53,2%

japn; 7,0%

India; 6,9%

Rusia; 6,1%

Corea; 2,9%

Alemania; 2,5%

Estados Unidos; 2,5%

Kazakhstan; 1,7%

Polonia; 1,6%

Brasil; 1,4%

China japn India Rusia Corea Alemania Estados Unidos Kazakhstan Polonia Brasil

Fuente: IEA (2009), UPME 2009

Consumo de carbn coquizable



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OPORTUNIDADES DE INVESTIGACIN



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Bsqueda de un modelo molecular del carbn



J. J. DAZ V (Bird, Stewart and Lightfoot, Transport Phenomena,

Second Edition, 2002)

The chameleonic character of chemical engineering:

from phenomenology to molecular engineering



J. J. DAZ V

La gran cantidad de componentes qumicos posibles en los materiales de origen.

El conocimiento incompleto del proceso de maduracin predominante y dems procesos de la biomasa hasta el carbn

hacen que

La elucidacin de la estructura molecular del carbn sea difcil, si no imposible!



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La equiparacin del comportamiento tecnolgico del carbn o de cualquier otra materia prima con una entidad definida, debe merecer mucha ms atencin que los intentos de relacionarlo con una estructura molecular hipottica.

En la ltima dcada se ha incrementado el inters

en los estudios relacionados con la macro-estructura fsica del carbn, con especial nfasis en la relacin entre las propiedades petrogrficas del carbn y su comportamiento tecnolgico.

http://itech.dickinson.edu/chemistry/wp-content/uploads/2008/04/coal_structure.gif



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Productos con ms valor agregado



J. J. DAZ V

Gas de sntesis a partir del carbn

3

1

2

La ms usada por ms de 60 corporaciones gigantes

Ignorada

Ignorada

CO

+

H2



J. J. DAZ V

Por qu es tan importante el gas de sntesis?

Algunos de los muchos usos del gas de sntesis



J. J. DAZ V

Carbn a lquidos

Intensivo en capital

Requiere un fuerte apoyo gubernamental para su viabilidad y sostenibilidad.

Optimizacin de Procesos



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PRODUCTOS QUMICOS A PARTIR DEL CARBN

El carbn es una gran fuente de compuestos aromticos: - 10 15 % BTX.

- 85 - 90 % Compuestos aromticos de varios anillos.

- Fenol, fenantreno, pireno, bifenilos entre otros estn presentes en altas concentraciones.



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LA PRODUCCIN DE MONMEROS AROMTICOS DEBE SER UN UN OBJETIVO PRIMORDIAL

PET, Polietilen teraftalato.

PEN, Polietilen naftalato PBT, Polibutilen teraftalato PBN, Polibutilen naftalato



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MATERIALES CARBONOSOS DE ALTO VALOR AGREGADO



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POLIGENERACIN

Integracin de la explotacin del carbn, aprovechamiento de residuos de plantas de beneficio y cultivos energticos como materias primas para generacin de electricidad por IGCC y combustibles lquidos de sntesis.



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Los procesos IGCC y SFT (CTL) comparten unidades como separacin de aire, gasificacin y limpieza, las cuales son las ms costosas de los dos procesos. La unidad de gasificacin cuesta alrededor del 60% de la planta de generacin. Las unidades de generacin, turbinas de gas y vapor, el 30% (estimado) de la planta. Se requieren incentivos (pagos por disponibilidad) para viabilizar las inversiones en las unidades de generacin por ciclo combinado (IGCC)



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La utilizacin del gas de sntesis para la planta de CTL, slo necesita de la adecuacin en las concentraciones de hidrgeno mediante la reaccin de desplazamiento (WSR). Manejo del reactor (WSR) no es problema y hay experiencia en Colombia. Una vez obtenida la relacin de H2/CO en las proporciones adecuadas las reacciones siguientes no son de difcil manejo, son exotrmicas. El control en los reactores de sntesis es relativamente sencillo.



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Mejoramiento de Operaciones y Procesos de la cadena del

carbn



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La cadena del carbn



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Produccin de coque en Colombia!



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LA INVESTIGACIN EN EL LICE

LABORATORIO DE INVESTIGACIN EN COMBUSTIBLES Y ENERGA

DEPARTAMENTO DE QUMICA - FACULTAD DE CIENCIAS UNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIA

BOGOT

Registro Colciencias: COL 0012918; Clasificacin Grupo A



J. J. DAZ V

CARBN, PROCESOS DE CONVERSIN Y CARBOQUMICA.

BIOMASA Y PROCESOS DE CONVERSIN.

CARBN ACTIVADO, PRODUCCIN, CARACTERIZACIN Y APLICACIONES.

GAS NATURAL, COMBUSTIBLES SINTTICOS Y SNTESIS F-T.

NUEVOS MATERIALES Y PROCESOS.

PETRLEO, REFINACIN Y PETROQUMICA.

RECURSOS ENERGTICOS Y MEDIO AMBIENTE.

LNEAS DE INVESTIGACIN



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Profesores: 6

Estudiantes de doctorado: 5 Estudiantes de maestra: 7

Estudiantes de pregrado: 8

RECURSOS HUMANOS



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Sueldos y prestaciones legales pagados por la Universidad Nacional a cada uno de los integrantes del LICE.

Recursos provenientes de las Consultoras, Asesoras, Cursos de extensin que presta el LICE.

Recursos de los proyectos de investigacin.

Regalas de patentes o know-how desarrollados en el Laboratorio?!

Aportes y Donaciones de personas naturales o jurdicas nacionales y/o internacionales.

RECURSOS ECONMICOS



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LICE

Altas presiones Tratamientos

trmicos Planta piloto

Anlisis y caracterizacin

Procesos

Infraestructura



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Molino de rodillos



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Molino de mandbulas



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Pulverizador



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TGA para anlisis prximo



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Calormetro



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Analizador elemental: azufre



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Plastmetro y dilatmetro



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Pulidora automtica



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Microscopio para Reflectancia



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Microscopio para conteo maceral



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Microscopios



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Remetro



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TGA P-E



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TGA/DSC Metler Toledo acoplado a MS



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Sortmetro Micromeritics



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Reactor Parr Alta presin



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Montaje para secado supercrtico de aerogeles de carbono



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Sistema de reaccin para SFT y reacciones en fase gaseosa



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Reactor en lecho de arrastre DFT



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Hornos de carbonizacin



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Planta de carbonizacin



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Coque



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CRI



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CSR



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Planta para produccin de biodiesel con metanol a CSC



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PROYECTOS DESARROLLADOS

Productos qumicos derivados del carbn.

Hidrocraqueo de bitmenes sintticos y naturales (adicin de aceite de antraceno al sistema crudo pesado-carbn).

Carbones del Norte de Santander hacia procesos de conversin.



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Modificacin del Crudo de Castilla hacia la produccin de asfaltos.

Obtencin de materiales carbonizados con aplicacin industrial: grafitos, soportes para biocatalizadores y fibras de carbn grafitizadas.

Estudio de parmetros cinticos en la gasificacin del carbn.



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Desarrollo de biobriquetas de fcil encendido.

Hinchamiento de carbones.

Combustibilidad de carbones.

Produccin de coque formado para uso metalrgico.

Produccin de precursores para sntesis de productos oxigenados por sntesis F-T.

Produccin de carbn activado a partir de materiales lignocelulsicos




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Obtencin, caracterizacin fisicoqumica de carbonizados de origen vegetal para la generacin de antroposoles y su aplicacin en suelos de baja fertilidad.

Caracterizacin fsicoqumica de carbones activados modificados por diferentes tratamientos.

Combustibles lquidos por procesos de conversin hidrotrmica de biomasa.




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Caracterizacin petrogrfica de carbones de la regin cundiboyacense y modelo de prediccin de mezclas para la fabricacin de coque.

Licuefaccin directa de carbones colombianos con metales de transicin como catalizadores.

Estudio de reacciones de descomposicin de metano sobre carbonizados de carbn mineral.




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Coque del petrleo en la produccin de coques metalrgicos y/o siderrgicos.

Aprovechamiento de los carbones del Cerrejn en la fabricacin coques metalrgicos y/o siderrgicos, en mezclas con diferentes tipos de carbn.

Catalizadores soportados en aerogeles de carbono para la Sntesis Fischer Tropsch.

Caracterizacin de cenizas de algunos carbones colombianos in situ por retrodispersin gamma-gamma.




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CARACTERIZACIN DE CENIZAS DE ALGUNOS CARBONES COLOMBIANOS IN SITU POR

RETRODISPERSIN GAMMA-GAMMA



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POSIBILIDAD DE INVERTIR EN CyTI EN COLOMBIA



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Beneficios Tributarios para CTI

http://www.colciencias.gov.co/programa_estrategia/beneficios-tributarios-para-cti



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El Estado colombiano incluy dentro de sus prioridades:

El fomento y estmulo a la innovacin, al desarrollo cientfico y tecnolgico, reconocindolos como requisito fundamental para superar el atraso del pas y lograr una sociedad eficiente y competitiva dentro del mundo de las economas globalizadas.

Para alcanzar este objetivo la legislacin tributaria colombiana contempla:

BENEFICIOS QUE INCENTIVAN LAS ACTIVIDADES DE CIENCIA, TECNOLOGA E INNOVACIN (CTI).



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Ley 633 de 2000 Artculo 12:

Reconoce deducciones por inversin y donacin en CTI.

Artculo 30:

Establece la exclusin del impuesto del valor agregado (IVA) a las importaciones de equipos destinados a proyectos de investigacin.




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Deduccin del impuesto de renta por inversin o donacin en ciencia y tecnologa:

Cualquier persona que realice inversiones en proyectos calificados por el Consejo Nacional de Beneficios Tributarios (CNBT) como de carcter cientfico, tecnolgico o de innovacin tecnolgica, tendr derecho

a deducir el 125% del valor invertido en el perodo gravable en que se realiz la inversin, sin exceder del 20% de la renta lquida determinada antes de restar el valor de la inversin (Art. 158-1 del Estatuto Tributario).




J. J. DAZ V

Todas las personas naturales o jurdicas que inviertan en proyectos calificados por COLCIENCIAS como de ciencia y tecnologa, a travs del Fondo Francisco Jos de

Caldas, podrn solicitar el beneficio tributario para deducir de renta, el valor de su inversin o donacin




J. J. DAZ V

El mismo beneficio aplica a personas naturales o

jurdicas que realicen donaciones a centros o grupos de investigacin reconocidos por Colciencias, destinadas al desarrollo de proyectos de carcter cientfico, tecnolgico o de innovacin tecnolgica, previamente calificado por el CNBT.




J. J. DAZ V

APOYO INTERNACIONAL



J. J. DAZ V

De: Gerson Miltzarek [email protected]

Fecha 2 de agosto de 2011 12:14

Asunto: Rede Carvo - Anncio Importante

Pessoal,

Vejam, abaixo, o programa Cincia sem Fronteiras. CARVO MINERAL rea prioritria!!!!

Parabns ao esforo de todos que se empenharam para que esta notcia pudesse se tornar realidade.

Sds.

Sampaio



J. J. DAZ V

O Programa Cincia sem Fronteiras objetiva estimular o avano da cincia nacional em tecnologia, inovao e competitividade, por meio da expanso da mobilidade internacional. Para alcanar esse objetivo preciso aumentar a presena de pesquisadores e estudantes brasileiros em instituies de excelncia no exterior. Alm de atrair jovens talentos cientficos e investigadores para trabalhar no Brasil.



J. J. DAZ V

As reas estratgicas so:

Cincias Exatas e da Terra: Fsica, Qumica e Geocincias;

Petrleo, Gs e Carvo Mineral;

Energias Renovveis;

Tecnologia Mineral;

Biotecnologia;

Nanotecnologia e Novos Materiais;



J. J. DAZ V

A manera de conclusiones:

Existen muchas oportunidades para investigar en carbn.

Se cuenta con infraestructura y recursos humanos.

Falta ms apoyo de la industria.



J. J. DAZ V

Siglos XVIII-XIX: carboqumica.

Siglo XX: petroqumica.

Siglo XXI: complejo combinado carbo- y petro-qumico.

Deben aprovecharse las fortalezas de los diferentes grupos de investigacin colombianos y brasileos.

Colaboracin e intercambio



J. J. DAZ V



J. J. DAZ V

Muchas Gracias

Muito obrigado

E-mail: [email protected]

Documents

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