gestión de la cadena de abastecimiento del biodiesel

Upload: efraimsd

Post on 13-Apr-2018

230 views

Category:

Documents


0 download

TRANSCRIPT

  • 7/26/2019 Gestin de la cadena de abastecimiento del biodiesel

    1/34

    84 INGENIERA VOL. 18 No. 1 ISSN 0121-750X E-ISSN : 2344-8393 UNIVERSIDAD DISTRITAL FRANCISCO JOS DE CALDAS

    Citacin : Barn, M., Huertas, I., Orjuela J.A., (2013). Gestin de la cadena productiva del biodisel: una revisin de la

    literatura. En: Ingeniera, Vol. 18, Num. 1, pgs. 84-117.

    Manuel BarnUniversidad Catlica

    de Colombia

    Facultad de Ingeniera

    [email protected]

    Isaac HuertasUniversidad Catlica

    de Colombia

    Facultad de Ingeniera

    [email protected]

    Javier OrjuelaUniversidad Distrital

    [email protected]

    Gestin de la cadena deabastecimiento del biodisel:una revisin de la literatura

    Biodiesel supply chain management:A survey paper

    Resumen

    Los benefi

    cios asociados a los biocombustibles se ven refl

    ejados en uncreciente nmero de pases, introduciendo o planeando introducir, polti-cas para incrementar la proporcin de su produccin dentro de su matrizenergtica. Actualmente, slo pequeas cantidades de biocombustiblesse transan en los mercados internacionales ya que la mayora se consumedomsticamente. Sin embargo, se espera que el comercio de biocombus-tibles se expanda rpidamente dado que numerosos pases no tendrn lacapacidad domstica para abastecer sus mercados internos.

    Con base en el tendiente crecimiento del negocio de los biocombus-

    tibles, tanto a nivel mundial como local, resulta pertinente contar conherramientas tcnicas que apoyen la toma de decisiones en la gestinagroindustrial para aprovechar de mejor manera un mercado por ahoranaciente, pero que a mediano y largo plazo se escenifica como un gransector productivo que podr generar desarrollo a las regiones produc-tivas. Este trabajo tiene el fin de presentar un estado del arte sobre lacadena de abastecimiento del biodisel y los modelos matemticos desa-rrollados para apoyar la toma de decisiones en la gestin de la cadena desuministro.

    Palabras clave:biomasa, biocombustibles, biodisel, gestin de la cade-na de suministro.

    Abstract

    The benefits of biofuels have been reflected in an increasing numberof countries that are introducing (or planning to introduce) policies toincrease the proportion of biofuels in their energy mix. Currently, only

    small quantities of biofuels are traded on international markets becausemost of these fuels are consumed domestically. However, a rapid ex-

    mar. 16/2013

    may. 23/2013

    may. 31/2013

    Fecha recibido:

    Fecha modificado:

    Fecha aceptado:

  • 7/26/2019 Gestin de la cadena de abastecimiento del biodiesel

    2/34

    Manuel Barn Isaac Huertas Javier Orjuela

    85INGENIERA VOL. 18 NO. 1 ISSN 0121-750X E-ISSN : 2344-8393 UNIVERSIDAD DISTRITAL FRANCISCO JOS DE CALDAS

    pansion of bio-fuel trade is expected since many countries have no domestic capacity tosupply their own demand.

    Based on the expected-growth trend of the bio-fuels business, both globally and lo-

    cally, it seems appropriate to have the technical tools to support decision making in agri-business management so as to make better use of a so-far nascent market; yet knowingthat in the medium and long term, such a market may become a large manufacturingsector that brings development to its productive regions. This paper attempts to present acomprehensive survey of the bio-diesel supply chain together with mathematical modelsintended to support decision-making in supply chain management.

    Key words:Biomass, Biofuels, Biodiesel, Supply Chain Management (SCM).

    1. IntroduccinLos combustibles de origen fsil han sido tiles en el desarrollo de la sociedad; en Co-lombia por ejemplo, han sido histricamente su mayor fuente de energa. Sin embargo, ladiversificacin de fuentes de energa primarias favorece la seguridad energtica al dismi-nuirse la dependencia de una sola fuente. Se hace importante fomentar la diversificacintecnolgica para usos de combustibles diferentes a los tradicionales, principalmente lareferente a fuentes renovables, tales como: hidroelctrica, geotrmica, elica, solar, ma-reomotriz, biomasa, biogs y cultivos energticos.

    El desarrollo de los sistemas de bioenerga requiere de la accin multidisciplinaria dediversos sectores involucrados en la cadena productiva: productos agrcolas y energticos.Se requiere pues, plantear lineamientos y estrategias para el desarrollo de la industria delbiocombustible biodiesel, lo cual depende de las condiciones locales especficas comoson el clima, la disponibilidad de agua y las condiciones del suelo, infraestructura, capa-cidades de logstica y procesamiento industrial de productos, subproductos y residuosorgnicos, necesidades del sector energa y aspectos agronmicos, econmicos y socialesimplicados en el desarrollo rural sustentable.

    En los ltimos aos, los biocombustibles han comenzado a ser considerados mun-dialmente como una alternativa seria frente al petrleo [1]. Esto bsicamente, obedece ados razones: se estima que la disponibilidad de las reservas de petrleo llegar pronto a sufin (aproximadamente 100 aos) y el precio del crudo, el cual tiende a aumentar.

    Ante el panorama anterior, el mercado de los biocombustibles surge como alternativaviable, aunque se encuentra en sus primeros estadios y se localiza principalmente a nivelnacional o regional [2]. La produccin, en pases en va de desarrollo (asiticos y surame-ricanos) y la refinacin concentrada en naciones tecnificadas industrialmente (Norteam-rica y Europa del Este). En cuanto a los pases de Amrica Latina, estos presentan con-

    diciones ideales para la produccin de biocombustibles tales como el alto porcentaje dereas hmedas (40%) y los recursos hdricos renovables, los bajos costos de produccin

  • 7/26/2019 Gestin de la cadena de abastecimiento del biodiesel

    3/34

    Gestin de la cadena de abastecimiento del biodisel: una revisin de la literatura

    86 INGENIERA VOL. 18 No. 1 ISSN 0121-750X E-ISSN : 2344-8393 UNIVERSIDAD DISTRITAL FRANCISCO JOS DE CALDAS

    en las zonas tropicales o a sus bajos costos salariales [3]. La produccin refinacin delbiodisel es un rea en progreso de la industria de los combustibles, que reclama logrostecnolgicos debido a la relevancia y ventajas ambientales [4].

    No obstante, un aspecto que todava es debatido en el mundo, es si el balance ener-gtico del biodisel es positivo entendido como la diferencia entre la energa que produceun kilogramo de combustible (biodisel en este caso) y la energa necesaria para producir-lo, lo cual incluye extraccin (cultivo, en este caso), procesamiento, transporte y refinadode la materia prima, entre otros [5].

    Este artculo se limita a la cadena productiva del biocombustible biodiesel obtenidoa partir de la palma de aceite. Aqu se abordan elementos econmicos, ambientales yenergticos pertinentes para avanzar en el desarrollo de una cadena productiva del bio-

    combustible biodisel. El anlisis abarca la cadena productiva del biocombustible desdela produccin de palma hasta su utilizacin como biodiesel, identificando temas querequieren atencin por parte de los sectores privado y pblico.

    El artculo se organiza de la siguiente forma. La Seccin 2 explica la metodologa uti-lizada para realizar al revisin. La Seccin 3 describe el biodisel como fuente de energaalternativa frente a los combustibles fsiles, sus diferentes formas de produccin, sus

    ventajas y desventajas, su evolucin y futuro y, finalmente, su impacto ambiental (unode los temas ms controversiales). La Seccin 4 trata la Cadena Productiva del Biodisel,considerando sus eslabones y estructura, y los indicadores de eficiencia respectivos. Final-

    mente, la Seccin 5, hace una descripcin de las herramientas utilizadas para la gestin dela cadena, apoyndose en modelos matemticos de Programacin Matemtica, Dinmicade sistemas, Simulacin y otros.

    2. Metodologa

    Este documento inicia con la construccin del contexto del biodiesel, para lo cual serecurri a la recoleccin, procesamiento y anlisis de informacin secundaria provenien-te de: bases de datos cientficas (ScienceDirect, SpringerLink, EBSCO-HOST, Scielo y

    Scopus) y congresos (Congreso Latinoamericano de Dinmica de Sistemas); los Minis-terios colombianos de Agricultura y del Medio Ambiente; entes nacionales como Fede-biocombustibles; entes internacionales como USDA (Departamento de Agricultura deEstados Unidos) y NACEPT (Consejo Consultivo Nacional de Polticas Ambientales y

    Tecnologa) y organizaciones multinacionales como IICA (Instituto Interamericano deCooperacin para la Agricultura) y Cepal (Comisin Econmica para Amrica Latinay el Caribe). El consolidado de nmero de artculos por fuente se observa en la Figura1. Finalmente se realiz la revisin, anlisis y clasificacin de modelos matemticos deSCM (Supply Chain Management) para cadenas productivas de biodiesel y cadenas afines:

    bioetanol, y otras de biomasa (caa de azcar, cultivos forestales, entre otros). La fuentede informacin utilizada fueron las bases de datos cientficas enunciadas.

  • 7/26/2019 Gestin de la cadena de abastecimiento del biodiesel

    4/34

    Manuel Barn Isaac Huertas Javier Orjuela

    87INGENIERA VOL. 18 NO. 1 ISSN 0121-750X E-ISSN : 2344-8393 UNIVERSIDAD DISTRITAL FRANCISCO JOS DE CALDAS

    3. Contexto del biodisel

    3.1. De nicin

    El biodisel se ha definido como steres monoalqulicos de cidos grasos de cadenalarga, obtenidos a partir de lpidos renovables, tales como aceites vegetales o grasasanimales, para su uso en motores por compresin (motores Diesel) [6] [7]. Se trata deun combustible biodegradable, cuyo uso disminuye las emisiones de gases de efectoinvernadero y xidos de azufre y la cantidad de hidrocarburos totales no quemados [5].

    El biodisel es actualmente puesto a la vanguardia como el combustible alternativoviable para los motores de combustin interna, puede ser producido a partir de fuentesrenovables, a travs de transesterificacin , compatible con las infraestructuras tecno-lgicas existentes [8]. Puede ser usado en cualquier mezcla con el diesel obtenido depetrleo, debido a que tiene caractersticas similares, con menores emisiones de gasesde escape [9].

    Aunque potencialmente se pueden usar mltiples fuentes alternativas para obtener-lo, casi la totalidad del biodisel que se produce actualmente proviene de los aceites deorigen vegetal y, en particular, de tres cultivos: la palma, la soja y la colza (Figura 2).

    Estos tres cultivos proveen el 76% de la oferta mundial de aceite. El restante 24% seorigina en cultivos como man, algodn, oliva y girasol [5] [10].

    Figura 1. Distribucin de informacin secundaria consultada. Fuente: Los autores

  • 7/26/2019 Gestin de la cadena de abastecimiento del biodiesel

    5/34

    Gestin de la cadena de abastecimiento del biodisel: una revisin de la literatura

    88 INGENIERA VOL. 18 No. 1 ISSN 0121-750X E-ISSN : 2344-8393 UNIVERSIDAD DISTRITAL FRANCISCO JOS DE CALDAS

    Figura 2.Composicin de la oferta de aceitevegetal por fuente

    Fuente: Los autores

    3.2. Produccin del biodisel

    Las principales etapas en la produccin delos biocombustibles, dentro de las cuales

    se encuentra el biodisel, se presentan enla Tabla I.

    Segn la Tabla I, el biodiesel puedeprovenir de plantas oleaginosas comoSoja, Palma de aceite, Colza y Jatropha.Los procesos incluyen inicialmente el tra-tamiento de los cultivos, posteriormen-te un prensado o extraccin del aceite yfinalmente transesterificacin. Tambin,

    Tabla I. Principales etapas presentes en la produccin de biocomustibles

    MATERIAS PRIMAS PROCESAMIENTO INDUSTRIAL

    CULTIVOS ENERGTICOSCULTIVO PRE-TRATAMIENTO

    PLANTASOLEAGI-NOSAS

    Soja

    Cra (tratamientosgenticos) mejora del contenido en

    aceites, azcar y almidn; bsque-da de variedades resistentes a lasequa; tecnologa para mejora delos rendimientos

    Palma aceitera

    Colza

    Jatropha

    CULTIVOSAZCAR/ALMIDN

    Caa de azcar

    Sorgo dulce

    Remolacha

    Mandioca

    BIOMASALIGNO-CELULSICA

    Eucalipto

    Cra (tratamientos genticos) re-

    duc-cin del contenido de lignina;seleccin de las variedades conmayor adaptabilidad

    Gasificacin

    SauceCalentamiento y secado

    Swichgrass

    Fsica: conminacin mecnica, explosin a vapor,explosin de fibra de amonio, pirlisis; Qumica:hidrlisis cida y alcalina; Biolgica: reaccin a mi-crobios (hongos blancos, marrones y de pudricinblanda).

    Bermudagrass

    Miscanthus

    RESIDUOS

    Relleno sanitario

    Desecho animal

    Fuente: A partir de Cepal [11]

  • 7/26/2019 Gestin de la cadena de abastecimiento del biodiesel

    6/34

    Manuel Barn Isaac Huertas Javier Orjuela

    89INGENIERA VOL. 18 NO. 1 ISSN 0121-750X E-ISSN : 2344-8393 UNIVERSIDAD DISTRITAL FRANCISCO JOS DE CALDAS

    el biodiesel se puede obtener de biomasa lignocelulsica pero con un proceso mscomplejo.

    Las materias primas ms utilizadas en los procesos productivos para la obtencin

    de biocombustibles se relacionan en la Tabla II. Por su parte, las principales etapasusualmente incorporadas en la BSC(Biofuels Supply Chain) son los siguientes (ver Figura3): produccin de materias primas (que se relaciona con la disponibilidad de tierras yla idoneidad, la eficiencia del suelo asociado a diferentes tipos de plantas); la produc-cin de biocombustibles (que se refiere a la transformacin de las materias primas enbiocombustibles a travs de diversos procesos de conversin); mezcla (en el caso deque los biocombustibles se proporcionan a los consumidores finales se mezcla con loscombustibles convencionales); el transporte de biocombustibles; y finalmente, el con-sumo en la red de distribucin.

    PROCESAMIENTO PRODUCTO PRIMARIO PROCESAMIENTO PRODUCTO FINAL

    Prensadoo extraccin

    Aceite vegetal Transesterificacin

    Biodiesel

    Bio-oil

    Molienda e hidrlisis AzcarFermentaciny cofermentacin

    Purificacin Etanol, butanol

    Syngas

    Purificacin

    Sntesiscataltica

    Gas natural sinttico

    Pirlisisreaccionesgas - slido

    r e a c c i o n e sfase gas

    Diesel Fisfer-Tropsch

    Dimetilter

    Metanol

    Digestin anaerbica BiogasWater gasshift reaction

    Hidrgeno

    Pirlisis flashBio-oil

    Tratamiento hdricoy refinado

    BiodieselLicuefaccin hidrotermal

    Hidrlisis AzcarFermentaciny cofermentacin

    Purificacin Etanol, butanol

    Digestin anaerbica Biogas Biogs

  • 7/26/2019 Gestin de la cadena de abastecimiento del biodiesel

    7/34

    Gestin de la cadena de abastecimiento del biodisel: una revisin de la literatura

    90 INGENIERA VOL. 18 No. 1 ISSN 0121-750X E-ISSN : 2344-8393 UNIVERSIDAD DISTRITAL FRANCISCO JOS DE CALDAS

    El biodisel puede ser producido eco-nmicamente en un amplio rango de luga-res, tanto de asentamiento rural como ur-bano, y en diferentes escalas dependiendode los requerimientos especficos: peque-as para autoconsumo o comerciales parausos industriales [5]. En consecuencia,el biodisel es actualmente consideradocomo el combustible alternativo ms via-ble para los motores [8].

    Los costos de produccin para el bio-disel, varan ampliamente de un proceso a

    Figura 3. Etapas de la cadena de abastecimiento de los biocombustiblesFuente: A partir de Papapostolou et al. [13]

    Tabla II. Materia primas utilizadas en laproduc-cin de Biocombustibles

    Biodiesel Bioetanol

    Palma africana, Caa de azcar,

    Cocotero, Higuerilla, Remolacha azucarera,

    Aguacate, Sorgo dulce, Maz, Yuca

    Jatropha/Pin,

    Colza/Canola, Man,Soya, Girasol

    Fuente: A partir de Orjuela et al. [12]

    otro y de una regin a otra: estas diferencias se deben, fundamentalmente, a costos delas materias primas, tipo de energa usado para el procesamiento, tanto calrica comoelctrica, a precios obtenidos para los subproductos derivados durante el proceso deproduccin [2]. La estructura del costo de produccin del biodiesel se presenta en laFigura 4.

    Ng et al. [8] sugiere que las estrategias requeridas para una industria de biodisel esta-ble y sostenida debern estar basadas principalmente en los principios del libre mercadocon un mnimo de intervenciones artificiales, por lo que hacen necesarias las polticaspertinentes y los avances tecnolgicos apropiados en tcnicas de produccin y obtencinde materias primas para mantener su competitividad econmica.

    3.3. Ventajas

    Segn Mittelbach y Remschmidt [14] y Knothe et al. [15], las principales ventajas del bio-disel son su potencial para reducir la dependencia de una determinada economa en el

  • 7/26/2019 Gestin de la cadena de abastecimiento del biodiesel

    8/34

    Manuel Barn Isaac Huertas Javier Orjuela

    91INGENIERA VOL. 18 NO. 1 ISSN 0121-750X E-ISSN : 2344-8393 UNIVERSIDAD DISTRITAL FRANCISCO JOS DE CALDAS

    petrleo, biodegradabilidad, alto punto de inflamacin y lubricidad. Por su parte, Knotheet al. [15] proponen otras ventajas del biodisel tales como: portabilidad, facilidad deobtencin, renovacin, mayor eficiencia de la combustin, menores contenidos de azufrey compuestos aromticos.

    Para Demirbas [16], la mayor ventaja que el biodisel tiene sobre el disel del petr-leo es su respeto al medio ambiente. Trae beneficios econmicos que incluiran el valoragregado a la materia prima, un mayor nmero de empleos en la manufactura rural, unaumento de impuestos sobre la renta y la inversin en maquinaria y equipo. El biodiselpuede ofrecer otros beneficios, incluyendo la reduccin de las emisiones de gases deefecto invernadero, el desarrollo regional y la estructura social, especialmente a los pasesen desarrollo [17].

    Demirbas [9] resalta que el biodisel tiene mejores propiedades que el combustibledisel de petrleo; es renovable, biodegradable, no txico y esencialmente libre de azufrey compuestos aromticos.

    En igual sentido, Yee et al. [18] sostiene que la produccin de biodisel de palma y decolza no trae consecuencias negativas para el medio ambiente, ya que la cantidad de CO

    2

    emitido a la atmsfera es mucho menor que el CO2absorbido por esta. Adicionalmente,

    argumenta que la combustin de biodisel de palma es ms favorable al medio ambienteque la de los derivados del petrleo, con una reduccin significativa del 38% de las emi-siones de CO

    2, por cada litro consumido.

    Por su parte Fazal et al. [19] en diferentes investigaciones de laboratorio, encontrque: el biodisel proporciona mejor lubricacin que el de combustible fsil disel; puede

    Figura 4. Estructura tpica de los costos de produccin del biodisel.Fuente: Esta investigacin, Elaborada a partir de datos reportados en IICA [5]

  • 7/26/2019 Gestin de la cadena de abastecimiento del biodiesel

    9/34

    Gestin de la cadena de abastecimiento del biodisel: una revisin de la literatura

    92 INGENIERA VOL. 18 No. 1 ISSN 0121-750X E-ISSN : 2344-8393 UNIVERSIDAD DISTRITAL FRANCISCO JOS DE CALDAS

    mejorar la combustin y, por lo tanto, tiene un mayor rendimiento trmico que el diselproveniente del petrleo. La potencia del motor se reduce un poco o nada en absoluto,porque el consumo de biodisel aumenta lo suficiente para compensar su menor valor decalefaccin. No obstante, en general, el biodisel permite un rendimiento aceptable del

    motor y podra mejorarse an ms si la viscosidad puede ser reducida.

    Por ltimo, Chouinard et al. [20] afirma que el total de gases de efecto invernadero(GEI) de los biocombustibles son reducidos en comparacin con los de combustiblesfsiles, por absorcin de dixido de carbono por la biomasa durante el crecimiento de lasplantas. Por otra parte, mientras que las reservas de combustibles fsiles estn disminu-yendo y la demanda mundial de energa va en aumento, la biomasa pasa a ser un recursorenovable.

    3.4. Desventajas

    Segn Bala [21], el biodisel es ms caro de producir que el disel de petrleo, lo que pare-ce ser el factor principal en la no generalizacin de su uso. La produccin actual mundialde aceite vegetal y grasa animal no es suficiente para reemplazar el uso de combustibleslquidos fsiles.

    Igualmente, para Ng et al. [8], el biodisel todava no es econmicamente viable parala adopcin a gran escala en el da de hoy, debido principalmente al alto costo de las ma-

    terias primas convencionales. Estudios de factibilidad realizados han demostrado que elbiodisel no es tan competitivo econmicamente como el disel fsil sin la intervencinde los responsables polticos.

    Respecto a la produccin del biodiesel, Demirbas [9] sostiene que en el proceso selibera glicerina, la cual todava constituye un problema por su contenido txico (aunqueste es moderado) y contaminante. Segn IICA [5] el biodiesel aporta un 10% ms dexidos nitrosos a la atmsfera (causantes de la lluvia cida) con respecto a los combus-tibles fsiles.

    3.5. Evolucin y futuro del biodiesel

    3.5.1. En el contexto mundial

    La produccin mundial de biodisel se mantuvo relativamente estable entre dos y tresmillones de toneladas anuales hasta el 2004 (Figura 5). En el 2005 la produccin au-menta alcanzando un nivel de 20 mil millones de litros en el 2010 [11] [5].

    A pesar de que en la actualidad los biocombustibles representan poco ms del1% de la demanda total de combustible para transporte (y entre el 4% y el 7% para

  • 7/26/2019 Gestin de la cadena de abastecimiento del biodiesel

    10/34

    Manuel Barn Isaac Huertas Javier Orjuela

    93INGENIERA VOL. 18 NO. 1 ISSN 0121-750X E-ISSN : 2344-8393 UNIVERSIDAD DISTRITAL FRANCISCO JOS DE CALDAS

    el 2030 segn las proyecciones de la Agencia Internacional de Energa, AIE), los bio-combustibles parecen una buena oportunidad frente a los elevados precios del crudointernacional [2].

    Hoy en da los costos de produccin del biodisel son entre 1, 5 y 3 veces msaltos que para el disel fsil. No obstante, cuando esto se haya atenuado, el biodiselser un combustible de motor razonablemente disponible en un futuro cercano [9].Igualmente, debido al incremento de los precios de la gasolina y el diesel fsil en todoslos escenarios internacionales, y teniendo en cuenta el resto de exenciones fiscales, losbiocombustibles se volvern competitivos en prximos aos [22].

    El reciente aumento en el uso potencial de biodisel se debe no slo al incrementodel nmero de plantas productoras, sino tambin al tamao de las instalaciones utilizadasen su produccin. El crecimiento en la industria del biodisel se espera que tenga un im-

    pacto significativo en el precio de las materias primas del biodisel. Este crecimiento enla industria del biodisel aumentar la competencia [9].

    Con la inminente disponibilidad comercial de la futura generacin de biodisel, eco-nmicamente cada vez ms factible, este combustible debe permanecer como un susti-tuto del diesel fsil que potencialmente puede satisfacer a mediano plazo las necesidadesde energa para formar parte de la solucin total a la energa en todo el mundo y losproblemas ambientales [8]. Segn Bala [21], el biodisel es ms caro de producir que eldisel de petrleo, lo que parece ser el factor principal en la no generalizacin de su uso.

    La produccin actual mundial de aceite vegetal y grasa animal no es sufi

    ciente para reem-plazar el uso de combustibles lquidos fsiles.

    Figura 5. Produccin de biodisel en el mundo desde el ao 1991 hasta el 2010.Fuente: Grfico obtenido de Cepal [11]

  • 7/26/2019 Gestin de la cadena de abastecimiento del biodiesel

    11/34

    Gestin de la cadena de abastecimiento del biodisel: una revisin de la literatura

    94 INGENIERA VOL. 18 No. 1 ISSN 0121-750X E-ISSN : 2344-8393 UNIVERSIDAD DISTRITAL FRANCISCO JOS DE CALDAS

    3.5.2. En Colombia

    La produccin de biodiesel en Colombia se presenta en la Figura 6 [23]. Como se obser-va, la produccin de Biodiesel comienza en el ao 2008 y su nivel ha aumentado hastasuperar las 440.000 toneladas en el ao 2011. La produccin para el ao 2012 se proyectaconsiderando la produccin hasta el mes de Julio donde se alcanza un total de 282.600toneladas.

    En 2011 el biodiesel se constituy en el principal mercado local para el aceite de pal-ma. Las plantas de refinacin de biodiesel y sus capacidades se presentan en la Tabla III[23] [24].

    Adicionalmente existen dos plantas de una produccin mucho menor: una en Tuma-

    co (Nario), con una capacidad de 3.000 litros/da, y otra en Zulia (Norte de Santander)con una capacidad de 20.000 litros/da.

    En Colombia se observa una tendencia favorable para los productores de biocom-bustibles en cuanto a legislacin y polticas [25]. Colombia regula mediante la ley 939 de2004 la produccin de biodiesel y bioetanol los cuales deben ser usados en una mezclacon gasolina que ir aumentando a travs de los aos [3].

    Tambin es relevante la clara intencin gubernamental por ganar mercado y compe-

    titividad en el campo internacional. Sin embargo, se evidencian los confl

    ictos entre laspolticas agrcolas y las de biocombustibles [25].

    Figura 6.Produccin de Biodiesel en Colombia, desde el ao 2007 hasta el 2012.Fuente: Esta investigacin. Elaborado a partir de datos reportados en Fedebiocombustibles [23]

  • 7/26/2019 Gestin de la cadena de abastecimiento del biodiesel

    12/34

  • 7/26/2019 Gestin de la cadena de abastecimiento del biodiesel

    13/34

    Gestin de la cadena de abastecimiento del biodisel: una revisin de la literatura

    96 INGENIERA VOL. 18 No. 1 ISSN 0121-750X E-ISSN : 2344-8393 UNIVERSIDAD DISTRITAL FRANCISCO JOS DE CALDAS

    a que la poblacin de este continente presenta altos niveles de hambre y la utilizacin desuelo para los dos propsitos pondra en riesgo la seguridad alimentaria [3].

    4. Cadena productiva del biodieselGualteros [26] a partir de la informacin recopilada de la cadena productiva del biodiselen diferentes pases y del estado actual de la cadena en Colombia, propone un esquemade la cadena productiva del biodisel a partir de palma africana, en el cual se incluyen nosolo los eslabones de produccin de biodisel sino el entorno institucional y organizacio-nal de la cadena, con el fin de tener una visin global del proceso y poder, adems, iden-tificar los posibles actores de la cadena que puedan participar en el estudio de la misma.

    La Figura 7 describe la estructura detallada de la cadena. En ella se destacan los dife-

    rentes eslabones pertenecientes al proceso productivo, a la comercializacin del biodisely a sus interacciones. Como se puede apreciar, la cadena productiva se divide en tres gran-des sectores: el Agrcola, el Industrial y el de Servicios; y cada uno de ellos se subdivideen otros eslabones los cuales conforman la totalidad de la cadena.

    Segn Gualteros [26], en Colombia las materias primas de biomasa son transportadasgeneralmente en camiones desde las fincas a la planta de refinacin de biocombustibles.Las instalaciones de almacenamiento son necesarias entre las fincas y las biorrefineras.El almacenamiento de pre-tratamiento tambin se proporciona para garantizar la frescurade las materias primas y aumentar la tasa de rendimiento. En la mayora de los casos, la

    materia prima o las materias primas son transportadas desde las fincas directamente a larefinera. Las materias primas de biomasa se convierten en productos terminados. Unabreve descripcin del funcionamiento de los elementos o subsistemas de la cadena desuministro de biocombustibles se presenta en la Tabla IV [27].

    Segn IICA [5], se reconocen cuatro grandes sectores interrelacionados en la cadenaproductiva de biodisel: 1) Un sector productor del aceite, materia prima fundamen-

    Figura 7. Esquema general de la cadena productiva.Fuente: A partir de [26]

  • 7/26/2019 Gestin de la cadena de abastecimiento del biodiesel

    14/34

  • 7/26/2019 Gestin de la cadena de abastecimiento del biodiesel

    15/34

    Gestin de la cadena de abastecimiento del biodisel: una revisin de la literatura

    98 INGENIERA VOL. 18 No. 1 ISSN 0121-750X E-ISSN : 2344-8393 UNIVERSIDAD DISTRITAL FRANCISCO JOS DE CALDAS

    De una manera ms simplificada,Huang et al. [29] representa la cadena pro-ductiva de biocombustibles como una t-pica cadena de suministro. Por lo tanto, el

    problema de diseo de sistemas de biocom-bustibles lo considera dentro de la catego-ra general de los problemas de localiza-cin de la cadena de suministro (Figura 9).

    Para An et al. [30], la estructura de flujode red basada en materias primas de bio-masa agrcola se muestra en la Figura 10.Esta red multinivel muestra las potenciales

    ubicaciones y capacidades de lasfi

    ncas (F)y sitios de almacenamiento de la biomasa(S); pre-instalaciones de procesamiento (P),biorrefineras (R), centros de distribucin(D); y estaciones de servicio (G), que abas-tecen a los clientes (C). Los posibles lugarespara los inventarios se denotan por I (Ss,Ds y Gs son los inventarios por naturaleza).

    5. Herramientasmatemticasutilizadas parala Gestin de lacadena productivadel biodiesel

    5.1 Clasi cacin

    An et al. [30] en su artculo de revisin so-bre modelos aplicados a la cadena produc-tiva de biocombustibles y combustiblesfsiles, concluyen que los estudios sobrebiodisel se relacionan principalmentecon los procesos en los niveles superioresde la cadena, o los procesos upstream, (esdecir, de los proveedores de biomasa a las

    plantas de conversin) especialmente a ni-veles de decisin operacional o integrados

    Figura 9. Cadena productiva de biocombustiblessegn Huang [29].

    Fuente: A partir de Huang [29]

    Figura 10.Estructura general de la cadena

    de biocombustible segn An et al.Fuente: A partir de [30]

  • 7/26/2019 Gestin de la cadena de abastecimiento del biodiesel

    16/34

  • 7/26/2019 Gestin de la cadena de abastecimiento del biodiesel

    17/34

    Gestin de la cadena de abastecimiento del biodisel: una revisin de la literatura

    100 INGENIERA VOL. 18 No. 1 ISSN 0121-750X E-ISSN : 2344-8393 UNIVERSIDAD DISTRITAL FRANCISCO JOS DE CALDAS

    ractersticas semejantes a las de la cadena del biodiesel (bioetanol y biomasa en general),hasta abril de 2012. Los artculos, pas y herramienta matemtica utilizada se recopilanen la Tabla V.

    En la medida de los aos recientes se ha notado un incremento en el nmero deartculos escritos con modelos matemticos para SCM de biocombustibles y afines (Bio-masa, Bioetanol, entre otras), tal como se presenta en la Tabla VI. En ella se observaqueel pas con mayor cantidad de estudios es USA, con un total de 10 artculos (38% deltotal de artculos revisados), mientras que la mayora de los artculos restantes son depases de Europa (38%). El porcentaje restante (24%) se distribuye entre el Pacfico Sury Suramrica. Algunos estudios fueron realizados colaborativamente entre dos pases:USA - Canad, USA Corea del sur y Portugal China. (En este caso se han asignado alpas con ms artculos). En los dos ltimos casos, se observa una participacin de pasesasiticos como China y Corea del sur.

    Dentro de los artculos revisados, nueve van destinados a cadenas de Biomasa Ligno-celulosica y ocho a biomasa de residuos. Estas biomasas pueden ser utilizadas para la ob-tencin de biodiesel, bioetanol, generacin de calor u otros usos. Cinco artculos estudianla biomasa procedente de cultivos de azcar y almidn, para la produccin de bioetanoly alimento. Finalmente, cuatro artculos se refieren a biomasa de plantas oleaginosas parala produccin de biodiesel y alimento. En la Figura 12 se representa el porcentaje corres-pondiente a las cadenas tratadas en los artculos.

    En la Tabla VII se observa que la herramienta ms utilizada para la formulacin demodelos matemticos es la programacin matemtica, y dentro de esta, la ms utilizada es

    Figura 11. Categorizacin de los artculosrelacionados a SCM de biocombustibles.

    Fuente: A partir de [30]

    tecnologas estn todava siendo desarro-lladas y evaluadas. Adicionalmente, los au-tores afirman que varios estudios se hanbasado en un modelo de programacin

    lineal entera mixta (MILP por sus siglas eningls) de produccin / distribucin.

    Una clasificacin de los 30 artculosrevisados por An et al. [30] se muestra enla Figura 11. En la figura se clasifican losmodelos matemticos segn el nivel de lacadena productiva (upstream, midstream ydownstream) y nivel de decisin (estratgico,tctico, operativo e integral).

    En el presente estudio se revisaron 26artculos sobre modelos matemticos paraapoyar la toma de decisiones en cadenasde biodiesel, y cadenas productivas con ca-

  • 7/26/2019 Gestin de la cadena de abastecimiento del biodiesel

    18/34

  • 7/26/2019 Gestin de la cadena de abastecimiento del biodiesel

    19/34

    Gestin de la cadena de abastecimiento del biodisel: una revisin de la literatura

    102 INGENIERA VOL. 18 No. 1 ISSN 0121-750X E-ISSN : 2344-8393 UNIVERSIDAD DISTRITAL FRANCISCO JOS DE CALDAS

    la programacin lineal entera mixta (MILP) (con un 50% de los artculos revisados). Ensegunda instancia, la herramienta ms utilizada es la simulacin y dinmica de sistemas(31%), teniendo en cuenta que se han desarrollado en diferentes aplicaciones computa-cionales.

    El diseo y gestin de la cadena es el objetivo utilizado con mayor frecuencia en losmodelos de SCM evaluados (35% del total de artculos revisados). En segunda instanciase encuentran modelos con objetivos varios (Otros) los cuales corresponden a anlisis ycuantificacin de variables en las cadenas productivas, evaluadas principalmente por lasherramientas simulacin y dinmica de sistemas.

    Los objetivos de los modelos matemticos encontrados se presentan detalladamenteen la Tabla VIII. Se observa que la mayora de los modelos se dirigen a optimizar loscostos o ganancia de la cadena, independientemente si el modelo busca el diseo, gestino programacin de la cadena.

    Tabla VIII. Objetivos y caractersticas de los modelos desarrollados en los artculos de SCM

    Autor Ao Objetivo

    Chien y Yueyue 2012 Diseo y gestin de la cadena del bioetanolMinimizacin los costos de la cadena

    Kim et.al. 2011Diseo y gestin de la cadena de biocombustiblesMaximizacin ganancia total de la cadena

    Orjuela et. al. 2011a Pronostico del comportamiento de la produccin de bioetanolIdentificacin de factores y variables relevantes en el sistema

    Orjuela et. al. 2011b Identificacin y anlisis de factores y variables relevantes enlo que respecta a la problemtica de la dicotoma en el usodel suelo.

    Papapostolou et. al. 2011 Diseo y gestin de la cadena de biocombustiblesMaximizacin el rendimiento total de la cadena

    Zhang et.al. 2011 Gestin de la cadena forestalMaximizacin el beneficio econmico de los boquesMinimizacin el impacto negativo en el hbitat forestal

    Zhu et. al. 2011 Gestin de la cadena de biomasaMaximizacin ganancia

    Eksioglu y Petrolia 2010 Diseo y gestin de la cadena de biocombustiblesMinimizacin del costo de la cadena

    Flrez et. al. 2010 Anlisis de polticas actuales de produccin de biocombusti-bles y de cambios posibles para alcanzar la produccin de-

    seada.

  • 7/26/2019 Gestin de la cadena de abastecimiento del biodiesel

    20/34

    Manuel Barn Isaac Huertas Javier Orjuela

    103INGENIERA VOL. 18 NO. 1 ISSN 0121-750X E-ISSN : 2344-8393 UNIVERSIDAD DISTRITAL FRANCISCO JOS DE CALDAS

    Huang et. al. 2010 Gestin de la cadena de suministro en un horizonte de pla-neacinMinimizacin el costo de la cadena

    Zapata et. al. 2010

    Bsqueda de polticas que contribuyan al aumento de la ofertade biodiesel proveniente de palma de aceite.

    Eksioglu et. al. 2009 Diseo de la cadena de suministro y gestin de una biorre-fineraMinimizacin el costo de la cadena

    Constantino, et. al 2008 Secuenciacin de la cosecha

    Lejars et. al. 2008 Programacin de cosechas de la caa de azcarMaximizacin ganancia

    Ravula et.al. 2008 Disminucin el tiempo de transporte del sistema

    Dunnett et. al. 2007 Diseo de la cadena de BiomasaMinimizacin el costo total de la cadena

    Kumar y Sokhansanj 2007 Diseo de la cadena de BiomasaAsegurar una produccin neta de energa con una huella decarbono aceptable

    Sokhansanj et. al. 2006 Diseo de un modelo operacional para el abastecimiento ytransporte de la biomasa que cuantifique los recursos necesa-rios y el costo de operacin

    Martins et. al. 2005 Programacin de cosechasMaximizacin el volumen de madera cortada

    Troncoso y Garrido 2005 Diseo y gestin de la cadenaMinimizacin el valor presente del costo de la cadena

    Gunnarsson et. al. 2004 Gestin de la cadenaMinimizacin costo total

    Higgins y Postma 2004 Secuenciacin de las cosechasMaximizacin rentabilidad

    Gigler et. al. 2002 Ruteo y asignacin de actividadesMinimizacin el costo total de la cadena

    De Mol et. al. 1997 Diseo de la cadenaMinimizacin coto de la cadenaEvaluacin de costos y consumo de energa

    Cundiff 1996 Gestin de la cadena de suministroMinimizacin los costos de la cadena

    Gallis 1996 Evaluacin de los efectos de variables logsticas sobre el costo

    Fuente: Los autores

  • 7/26/2019 Gestin de la cadena de abastecimiento del biodiesel

    21/34

  • 7/26/2019 Gestin de la cadena de abastecimiento del biodiesel

    22/34

  • 7/26/2019 Gestin de la cadena de abastecimiento del biodiesel

    23/34

    Gestin de la cadena de abastecimiento del biodisel: una revisin de la literatura

    106 INGENIERA VOL. 18 No. 1 ISSN 0121-750X E-ISSN : 2344-8393 UNIVERSIDAD DISTRITAL FRANCISCO JOS DE CALDAS

    Eksioglu et. al. 2009 Determina el nmero, tamao yubicacin de los bio-refineras ne-cesarias. Determina la cantidad debiomasa enviada, procesada e in-ventariada cada perodo de tiempo

    (Multiperiodo)

    Nmero de biorrefinerasUbicacin de las biorefinerasCapacidad de las biorrefinerasFlujo de la biomasa en la redNiveles de inventario

    Constantino,et. al

    2008 Solucin del modelo con Branch andbound (bifurcacin y acotamiento)Restricciones de rea mxima

    Flujo en la agrocadenaAsignacin de actividades a los actores de lacadena

    Lejars et. al. 2008 Planificacin de la cosecha de caade azcar para mejorar la producti-vidad y la ganancia

    Cierre y reubicacin de zonas de entregaPolticas de manejo del flujo de la caa en lacadenaTcnicas utilizadas de cosecha y procesamiento

    Ravula et.al. 2008 Secuenciacin de las operaciones

    de transporte usando un nmerolimitado de equipos especializadospara la cosecha de la biomasa (al-godn)

    Asignacin de Cosecha de cada regin, por cada

    va, en cada da de cosecha

    Dunnett et. al. 2007 Determinar la seleccin de las fa-cilidades logsticas, la capacidad yla asignacin de tareas a las faci-lidades.

    Utilizacin (o no) de cada facilidad logstica encada fase (momento)

    Asignacin de tareas a cada facilidad logsticaCapacidad de cada refinera asignada en cadamomento de tiempoProduccin de cada refinera en cada momentode tiempo

    Kumary Sokhansanj

    2007 Costos, energa de entrada y emi-siones de carbono

    Localizacin de cada tipo de plantaCapacidad de cada tipo de plantaTasa de flujo de materia prima, producto interme-dio y producto final en la redCantidad de producto intermedio consumido encada planta

    Sokhansanjet. al.

    2006 Simular la recoleccin, almacena-miento y operaciones de transportepara el abastecimiento de biomasaagrcola a la biorefineria

    Estado (hmedo o seca) y forma de recoleccin dela materia prima.Estado (hmedo o seca) y forma en que se trans-porta de la materia prima.

    Martins et. al. 2005 Modelo de programacin enterapara un problema de cosecha fores-tal no-temporal con restricciones enel tamao de la tala rasa y en el reatotal de parcelas de edad maduracon un tamao mnimo requerido.

    Estructura de la zona de suministro del ingenioDuracin de las temporadas de procesamientoCapacidad de la cadena por unidad de tiempoReglas de asignacin de despachos

    Troncosoy Garrido

    2005 Localizacin y tamaos ptimos delas facilidades logsticas forestales.

    Adicionalmente los niveles de pro-duccin y flujos a generar en unhorizonte de planeacin.

    Posibilidad de cosecha de cada seccin de cadatipo de bosque

  • 7/26/2019 Gestin de la cadena de abastecimiento del biodiesel

    24/34

    Manuel Barn Isaac Huertas Javier Orjuela

    107INGENIERA VOL. 18 NO. 1 ISSN 0121-750X E-ISSN : 2344-8393 UNIVERSIDAD DISTRITAL FRANCISCO JOS DE CALDAS

    5.2 Cronologa de los modelos matemticos para la gestinde la cadena productiva del biodisel

    A partir de la revisin de la literatura sobre modelos matemticos para la gestin de lacadena de biodiesel y cadenas afines que este documento ha considerado, se presentauna taxonoma de los mismos, basndose en la clasificacin dada por CEPAL [11]. En laFigura 13, las lneas punteadas representan estudios aplicados a una cadena productivaespecfica, por lo que va referida a un nmero, que corresponde al nmero del artculo

    (ver Tabla V). Las lneas continuas representan la clasifi

    cacin genrica de los tipos debiomasa y sus usos.

    Gunnarssonet. al.

    2004 Cundo y dnde los residuos fores-tales deben ser convertidos en com-bustible y cmo deben ser transpor-tados y almacenados

    Volumen de flujo en la red de cada presentacindel productoLugar de procesamiento de los productos

    Higginsy Postma 2004 Incrementar la utilizacin de la in-fraestructura de transporte a travsde la mejora en la secuenciacin delas cosechas en la ferrova y la ca-rretera, suministrando la posibilidadde reducir los costos de transportey cosecha.

    Momento en que los mdulos (dispositivos deproceso primario) son recogidos del campo decultivo a la planta de procesoDas de programacin del camin que recoge losmdulos

    Gigler et. al. 2002 Incluye dos caractersticas de losproductos: Presentacin (influen-ciada por la manipulacin) y Calidad(influenciada por procesamiento,

    transporte y almacenamiento)

    Asignacin de recursos (mano de obra, equipo yestructura)Cantidad de biomasa producida y transportada

    De Mol et. al. 1997 Desarrol lo de dos modelos para ob-tener informacin sobre los costosy el consumo energtico de la lo-gstica: uno de simulacin y uno deoptimizacin.La cadena estudiada incluye facili-dades como: cultivos, recoleccin,transbordo, pre-tratamiento y plan-tas de energa.

    Cantidad de hectreas que se cortan por perodoen cada uno de las reas de cultivo disponibles.Flujo en la red por periodoUbicacin de las instalacionescapacidad de las instalacionesNmero de camiones utilizados por periodo

    Capacidad de expansin adicional en cada periodo

    Cundiff 1996 Considera los problemas de alma-

    cenamiento, programacin de cose-chas y transporte

    Flujo de biomasa en la cadena en cada momento

    de tiempoCapacidad de cada tipo de almacenamiento(almacn cubierto y a la intemperie)

    Cantidad de exceso y faltante de biomasa

    Gallis 1996 Varios escenarios observados seutilizaron para definir el efecto deltiempo de inventario, la tasa de in-ters, y la prdida de valor debido aldeterioro de la fibra y los sistemasoperativos sobre el costo por unidady el costo total

    Tiempo de inventarioTasa de intersEstado de la fibraCosto unitario y total

  • 7/26/2019 Gestin de la cadena de abastecimiento del biodiesel

    25/34

    Gestin de la cadena de abastecimiento del biodisel: una revisin de la literatura

    108 INGENIERA VOL. 18 No. 1 ISSN 0121-750X E-ISSN : 2344-8393 UNIVERSIDAD DISTRITAL FRANCISCO JOS DE CALDAS

    En la Tabla X, se presentan los autores, las herramientas y el tipo de biomasa trabajaen los modelos estudiados en el presente estudio.

    5.2.1. Biomasa Lignocelulsica

    En este grupo se muestran nueve artculos, de los cuales cinco tratan de biomasa forestal,entendindose sta como biomasa de bosque. Los otros artculos, se refieren a cadenas deSauce y Switchgrass(conocido tambin como pasto varilla). A su vez, la mayora de estosmodelos se enfocan en la cadena productiva de la biomasa, sin especificar el uso final;slo tres se dirigen a usos concretos, como obtencin de bioetanol, generacin de calory la industria de la madera (clasificados como otros usos).

    Biomasa Forestal

    En 1996 Gallis [31], en Grecia, realiz un modelo de simulacin de la cadena de bio-masa forestal de Grecia, que constituye uno de los recursos renovables existentes de lasmaterias primas no slo para la generacin de energa, sino tambin para la industria de

    transformacin de la madera. El objetivo fue evaluar los efectos de variables logsticassobre el costo de la cadena mediante la observacin de varios escenarios.

    Figura 13. DTaxonoma de los modelos revisados.

    Fuente: Los autores

  • 7/26/2019 Gestin de la cadena de abastecimiento del biodiesel

    26/34

    Manuel Barn Isaac Huertas Javier Orjuela

    109INGENIERA VOL. 18 NO. 1 ISSN 0121-750X E-ISSN : 2344-8393 UNIVERSIDAD DISTRITAL FRANCISCO JOS DE CALDAS

    En 2005, Troncoso y Garrido [32], en Chile, proponen un modelo MILP de pro-duccin y logstica de la industria forestal, donde se consideran variables de decisinsobre: el flujo de la cadena; el diseo de la cadena, como tamao y ubicacin de lasfacilidades logsticas; y de produccin, como el momento de cosecha de cada seccin

    (parcela) de cada tipo de terreno.

    De manera independiente, en 2005 en Portugal, Martins et al. [33], proponenun modelo MILP para la programacin de cosechas, con el fin de maximizacin del

    volumen de madera cortada. A diferencia de los anteriores estudios realizados, estemodelo se centra en la parte operativa de la cadena productiva de la madera. Pararesolver el mismo problema de programacin de cosechas de madera, en 2008, Cons-tantino et al. [34] presentaron un nuevo modelo que comprende un nmero polino-mial de variables y restricciones, utilizando la tcnica bifurcacin y acotamiento

    para solucionarlo. Como ltimo estudio realizado en cadenas forestales se encuentrael de Zhang et al. [35] en 2011 en el cual presenta un modelo MILP para el diseo ygestin de la cadena maximizando su Valor Presente Neto, disminuyendo el impactocausado al hbitat forestal y asegurando la sostenibilidad de los flujos de madera.

    Otra biomasa lignocelulsica

    Cundiff [36], en 1996, plantea su modelo de programacin lineal para la mini-mizacin del costo de la cadena de biomasa herbcea, aplicndolo en la cadena deswitchgrass, considerando los costos de transporte, almacenamiento, y los costos deincertidumbre (faltante y exceso) de la produccin causada por la variacin del clima.

    En 2007, Kumar y Sokhansanj [37] describen un modelo IBSAL (Integrated BiomassSupply Analysis and Logistics) para cuantificar variables ecolgicas como energa utiliza-da y huella de carbono en la cadena de biomasa deswitchgrass.

    Zhu et al. [38], en 2011, proponen un modelo matemtico para la gestin de lacadena de biomasa a la biorrefinera, para la produccin de biocombustible, en elcual se integran decisiones estratgicas para la planeacin (a un ao) y decisiones

    tcticas de programacin de cosechas. Incluye caractersticas propias de la cadena deswitchgrass: frecuencia y temporada de cosecha, variacin del contenido de la biomasasegn las condiciones del tiempo, efectos del clima y la distribucin dispersa de loscultivos.

    En 2002, Gigler et al. [39] desarrollaron un modelo de programacin dinmica(PD) para la optimizacin de costos de agrocadenas, aplicndolo a biomasa de Sauce.Este modelo se basa en dos caractersticas propias de los productos agrcolas: Pre-sentacin en cada etapa de la cadena (rbol, tronco, trozos o astillas) y Calidad del

    producto, infl

    uenciada por las actividades de procesamiento, transporte y almacena-miento de la biomasa.

  • 7/26/2019 Gestin de la cadena de abastecimiento del biodiesel

    27/34

  • 7/26/2019 Gestin de la cadena de abastecimiento del biodiesel

    28/34

  • 7/26/2019 Gestin de la cadena de abastecimiento del biodiesel

    29/34

    Gestin de la cadena de abastecimiento del biodisel: una revisin de la literatura

    112 INGENIERA VOL. 18 No. 1 ISSN 0121-750X E-ISSN : 2344-8393 UNIVERSIDAD DISTRITAL FRANCISCO JOS DE CALDAS

    biomasa forestal para obtener combustible forestal, pero esta vez la fuente fue residuosforestales. El objetivo de este modelo fue m inimizacin el costo total generando unaestrategia de distribucin y procesamiento de los residuos.

    Dunnet et al. [52] en 2007, presentaron un modelo MILP enfocado al diseo dela cadena de biomasa para centrales de combustin en la que se asignan las facilida-des logsticas a utilizar en cada momento de tiempo, especificando sus capacidades ytareas asignadas: recoleccin, compresin, secado, almacenamiento y transporte de labiomasa.

    Por su parte, Huang et al. [29] en 2010 formularon un modelo MILP para la pla-neacin de operaciones en un horizonte de tiempo determinado, para la produccin debiocombustibles a partir de biorresiduos. Este modelo se aplic para evaluar el poten-

    cial econmico y las necesidades de infraestructura para la produccin de bioetanol apartir de residuos de biomasa en California, USA.

    As mismo, Papapostolou et al. [13], en Grecia, en 2011, propusieron un modeloMILP genrico aplicado al diseo y gestin de la cadena de biocombustibles, con-siderando opciones de produccin o importacin de materias primas. El modelo seimplement en Grecia, en la cadena de biodiesel de primera generacin, provenientede materias primas como colza, algodn, girasol, cynara y soya.

    Por ltimo Chien y Fan [53], en 2011, plantearon un modelo de programacin es-

    tocstica entera mixta para soportar la planeacin estratgica de cadenas productivasde bioetanol a partir de residuos. Este modelo involucra tanto el diseo de la cadena(localizacin y capacidad de refineras y terminales) y coordinacin de la cadena (plande transporte) en un ambiente de decisin, bajo incertidumbre.

    6. Clasi cacin de los modelos matemticospara SCM de petrocombustibles

    An et al. [30] en 2011 evalan artculos referentes a modelos matemticos aplicados a

    cadenas productivas de combustible basado en petrleo. Al igual que con los modelos debiocombustibles, los artculos son categorizados de acuerdo a dos dimensiones (nivel enla cadena de suministro y nivel de decisin) como se muestra en la Figura 14.

    Los modelos matemticos desarrollados para la toma de decisiones en las cadenasproductivas de combustible basado en petrleo se enfocan principalmente con los ni-

    veles medio y bajo de la cadena, es decir, midstream y downstream, correspondientesa los procesos de refinado y distribuin a las estaciones de servicio. Adicionalmente, seevidencia una mayor concentracin en modelos que apoyan las decisiones a nivel tcti-

    co; sin embargo, tambin se presentan modelos para los niveles operativo e integradoy ninguno para el nivel estratgico.

  • 7/26/2019 Gestin de la cadena de abastecimiento del biodiesel

    30/34

    Manuel Barn Isaac Huertas Javier Orjuela

    113INGENIERA VOL. 18 NO. 1 ISSN 0121-750X E-ISSN : 2344-8393 UNIVERSIDAD DISTRITAL FRANCISCO JOS DE CALDAS

    Conclusiones

    En la revisin de la literatura no se encontraron artculos cientficos de modelos matem-ticos de SCM de biocombustibles. La mayora de artculos provienen de pases refinado-

    res de biocombustibles, como USA y varios pases de la Unin Europea. Pero prctica-mente nada de los pases ms productores de biomasa son Malasia, Indonesia (Oriente),Mxico, Brasil y Argentina (Amrica). As mismo, no se encontr ningn artculo para eldiseo de la cadena productiva de biodiesel a partir de palma de aceite. En razn de loanterior, se presenta una referencia importante en este trabajo.

    Es evidente que la herramienta ms utilizada en el diseo de modelos matemticosde SCM es la programacin lineal entera mixta (MILP). La mayor parte de los mode-los buscan apoyar la toma de decisiones en el diseo de la cadena (localizacin y plande ampliacin de capacidades), en las cuales se utilizan variables de decisin booleanas

    (variables enteras); y en la gestin de la cadena que contemplan los flujos a lo largo dela cadena desde materias primas, productos intermedios y productos terminados (como

    variables continuas).

    Los modelos matemticos para la cadena de los biocombustibles son diferentes a losde la cadena de los combustibles basados en petrleo. Mientras los modelos matem-ticos para el biocombustible se concentran en un nivel alto de la cadena (upstream), loscombustibles basados en petrleo se concentra en los niveles medio y bajo de la cadena(downstreamy midstream). Esto probablemente debido a que mientras en la produccin del

    biocombustible son importantes las decisiones relacionadas con la materia prima (a niveloperativo, tctico y estratgico), en el petrleo las decisiones en la cadena de los petro-

    Figura 14.Categorizacin de los artculos relacionados a SCM de combustibles basados en petrleo.Fuente: A partir de [30]

  • 7/26/2019 Gestin de la cadena de abastecimiento del biodiesel

    31/34

    Gestin de la cadena de abastecimiento del biodisel: una revisin de la literatura

    114 INGENIERA VOL. 18 No. 1 ISSN 0121-750X E-ISSN : 2344-8393 UNIVERSIDAD DISTRITAL FRANCISCO JOS DE CALDAS

    combustibles se dirigen a los procesos de refinamiento y distribucin, y a la extraccinen yacimientos.

    A partir de la revisin realizada en este estudio, se evidencia que la mayora de mode-

    los matemticos se concentran en al diseo y gestin de cadenas de biomasa de residuosy plantas lignocelulsicas. Pocos modelos tratan cadenas de biocombustibles de primerageneracin (plantas oleaginosas para la produccin de biodiesel y de azcar o almidnpara la produccin de etanol). Lo anterior sugiere un campo de investigacin abierto enrelacin a desarrollar modelos matemticos de SCM para el biodiesel, que sirvan paraapoyar la toma de decisiones en el diseo y gestin de estas cadenas productivas.

    Referencias bibliogr cas

    [1] DUFEY, Annie. (2006). Produccin y comercio de biocombustibles y desarrollo sustentable:los grandes temas. Instituto Internacional para el Medio Ambiente y Desarrollo. Londres. Do-cumento de Discusin Nmero 2 de Mercados Sustentables.

    [2] ARSTEGUI, Juan Pablo. (2009). Los biocombustibles desde la perspectiva del comercio in-ternacional y del derecho de la organizacin mundial del comercio. Revista de Derecho (Aus-tral), vol. XXII, nm. 1, julio, 2009, pp. 113-134 Universidad Austral de Chile.

    [3] ORJUELA, Javier. HUERTAS , Isaac. FIGUEROA, Juan. KALENATIC, Dusko. CADENA, Kate-rine. (2011). Potencial de produccin de bioethanol a partir de caa panelera: Dinmica enrecontaminacin, seguridad alimentaria y uso del suelo. Universidad Distrital Francisco Jos deCaldas. Revista de Ingeniera Vol 16, N 1. Bogot.

    [4] BALAT , Mustafa. (2010). Potential alternatives to edible oils for biodiesel production A re-view of current work. Trabzon, Turqua. Energy Conversion and Management 52 14791492.

    [5] IICA. (2010). Atlas de la Agroenerga y los Biocombustibles en las Amricas: II Biodiesel. -Instituto Interamericano de Cooperacin para la Agricultura. Costa Rica.

    [6] KRAWCZYK, T. (1996). Biodiesel - alternative fuel makes inroads but hurdles remain. IN-FORM;7:80015

    [7] BENJUMEA, Pedro. AGUDELO, John. ROS, Luis. (2009). Biodisel: Produccin, calidad ycaracterizacin. Editorial Universidad de Antioquia. Medelln, Colombia.

    [8] NG, J.-H. NG, Hoon Kiat, GAN, S. (2009). Recent trends in policies, socioeconomy and future

    directions of the biodiesel industry. Malasia. Clean Techn Environ Policy 12: 213238[9] DEMIRBAS, Ayhan. (2009). Progress and recent trends in biodiesel fuels. Trabzon, Turqua.

    Energy Conversion and Management 50 1434.

    [10] USDA. (2012). Oilseeds: World Markets and Trade. United States Department of Agriculture.Foreign Agricultural Service. Circular Series FOP 06-12.

    [11] CEPAL. (2011). Anlisis comparativo de patentes en la cadena de produccin de biocombus-tibles entre Amrica Latina y el resto del mundo. Santiago, Chile. Comisin econmica para

    Amrica Latina y el Caribe. Dilogo de Polticas sobre desarrollo institucional e innovacin enbiocombustibles en Amrica Latina y el Caribe Santiago de Chile, 28 y 29 de marzo, 2011.

    [12] ORJUELA, Javier. RAMREZ, Carmen. LINARES, Karina. (2010). Procesos productivos para la

    obtencin de agro combustibles. Universidad Catlica de Colombia. Studiositas, edicin dediciembre, vol5, nm.3.

  • 7/26/2019 Gestin de la cadena de abastecimiento del biodiesel

    32/34

    Manuel Barn Isaac Huertas Javier Orjuela

    115INGENIERA VOL. 18 NO. 1 ISSN 0121-750X E-ISSN : 2344-8393 UNIVERSIDAD DISTRITAL FRANCISCO JOS DE CALDAS

    [13] PAPAPOSTOLOU, Christiana. KONDILI, Emilia. KALDELLIS, John K. (2011). Developmentand implementation of an optimisation model for biofuels supply chain. Grecia. Energy 366019 - 6026.

    [14] MITTELBACH, M. REMSCHMIDT, C. (2004). Biodiesels the comprehensive handbook. Graz,

    Austria: Karl-Franzens University Press.[15] KNOTHE, G. SHARP, CA. RYAN, TW. (2006). Exhaust emissions of biodiesel, petrodiesel, neat

    methyl esters, and alkanes in a new technology engine. Energy Fuels; 20:4038.

    [16] DEMIRBAS, Ayhan. (2007). Importance of biodiesel as transportation fuel. Trabzon, Turqua.Energy Policy 35 46614670.

    [17] DEMIRBAS, Ayse Hilal. DEMIRBAS, Imren. (2007). Importance of rural bioenergy for develo-ping countries. Trabzon, Turqua. Energy Conversion and Management 48 23862398.

    [18] YEE, Kian Fei. TAN, Kok Tat, ABDULLAH. Ahmad Zuhairi. LEE, Keat Teong. (2009). Life cycleassessment of palm biodiesel: Revealing facts and benefits for sustainability. Pulau Pinang,Malasia. Applied Energy 86 S189S196.

    [19] FAZAL, M.A. HASEEB, A.S.M.A. MASJUKI, H.H. (2010). Biodiesel feasibility study: An eva-luation of material compatibility; performance; emission and engine durability. Kuala Lumpur,Malasia. Renewable and Sustainable Energy Reviews 15 13141324.

    [20] CHOUINARD, Pascale. BRADT, Laura. PONCE Jos M. EL-HALWAGI, Mahmoud M. (2010).Incorporation of process integration into life cycle analysis for the production of biofuels. USAy Mexico. Clean Technologies and Environmental Policy. Volume 13, Number 5, 673-685.

    [21] BALA, BK. (2005) Studies on biodiesels from transformation of vegetable oils for diesel engi-nes. Energy Educ Sci Technol.15:143.

    [22] AJANOVIC, A. HAAS, R. (2010). Economic challenges for the future relevance of biofuels intransport in EU countries. Austria. Energy 35 3340 - 3348.

    [23] FEDEBIOCOMBUSTIBLES. (2012). Cifras Informativas del Sector Biocombustibles - biodiselde palma de aceite. Federacin nacional de biocombustibles de Colombia.

    [24] MINAGRICULTURA. (2009). Poltica Nacional de Biocombustibles - Visin desde el sectorAgropecuario. Ministerio de Agricultura y Desarrollo Rural de la Repblica de Colombia.

    [25] RODRGUEZ, Isaas. ORJUELA, Javier. (2009).Panorama de las polticas y leyes del gobiernocolombiano frente a la produccin de alimentos agropecuarios y de produccin de agrocom-bustibles. Estudios en derecho y gobierno, Vol. 2, N 2. Universidad Catlica de Colombia.

    [26] GUALTEROS S, Juan Manuel. (2011). Estudio prospectivo de la cadena productiva del biodi-sel a partir de palma africana en Colombia. Universidad Nacional. Bogot, Colombia.

    [27] NACEPT. (2007). Strategic Framework for Biofuels Efforts. National Advisory Council for Envi-

    ronmental Policy and Technology. Washington DC, Estados Unidos.[28] AWUDU , Iddrisu. ZHANG, Jun. (2012). Uncertainties and sustainability concepts in biofuel

    supply chain management: A review. Estados Unidos. Renewable and Sustainable EnergyReviews 16 1359 1368.

    [29] HUANG, Yongxi. CHEN, Chien-Wei. FAN, Yueyue. (2010). Multistage optimization of thesupply chains of biofuels. Estados Unidos. Transportation Research Part E 46 820830.

    [30] AN, Heungjo. WILHELM, Wilbert E. SEARCY, Stephen W. (2011). Biofuel and petroleum-ba-sed fuel supply chain research: A literature review. Estados Unidos. biomass and bioenergy35 3763 3774.

    [31] GALLIS, Christos TH. (1996). Activity oriented stochastic computer simulation of forest bio-

    mass logistics in Greece. Forest Engineering Researcher, Greece. Biomass and Eioenergy Vol.10. Nos 516, pp. 377-382.

  • 7/26/2019 Gestin de la cadena de abastecimiento del biodiesel

    33/34

  • 7/26/2019 Gestin de la cadena de abastecimiento del biodiesel

    34/34

    Manuel Barn Isaac Huertas Javier Orjuela

    [48] SOKHANSANJ Shahab, KUMAR Amit, TURHOLLOW, Anthony F. (2006). Development andimplementation of integrated biomass supply analysis and logistics model (IBSAL). Biomassand Bioenergy 30: 838847.

    [49] EKIOLU, Sandra D. ACHARYA, Ambarish. LEIGHTLEY, Liam E. ARORA, Sumesh. (2009).

    Analyzing the design and management of biomass to biorefinery supply chain. USA. Compu-ters & Industrial Engineering 57: 13421352.

    [50] DE MOL, R.M. JOGEMS, M.A.H. VAN BEEK, P. GIGLER, J.K. (1997). Simulation and optimiza-tion of the logistics of biomass fuel collection. Wageningen, Netherlands. Netherlands Journalof Agricultural Science 45: 219-228.

    [51] GUNNARSSON, Helene. RNNQVIST, Mikael. LUNDGREN, Jan T. (2004). Supply chain mo-delling of forest fuel. Linkping Institute of Technology, Suecia. European Journal of Operatio-nal Research 158: 103123.

    [52] DUNNETT, A. ADJIMAN, C. SHAH, N. (2007). Biomass to heat supply chains Applications ofProcess Optimization. Centre for Process Engineering, Department of Chemical Engineering,Imperial College, London, UK.

    [53] CHEN, Chien-Wei. FAN, Yueyue. (2011). Bioethanol supply chain system planning undersupply and demand uncertainties. Universidad de California. USA. Transportation Research

    Part E 48 150164.

    Manuel Jos Barn Molina

    Es Ingeniero Industrial de la Universidad Autnoma de Colombia, de Bogot, Colombia. Cur-s una especializacin en Gerencia de Negocios Internacionales en la Universidad JorgeTadeo Lozano, en Bogot, Colombia. Actualmente realiza su investigacin para obtener su

    ttulo de Maestra en Ingeniera Industrial en la Universidad Catlica de Colombia, en Bogot,Colombia.

    Actualmente se desempea como profesor en las reas de Logstica e Investigacin de Ope-raciones, en la Universidad Catlica de Colombia. e-mail: [email protected]

    Isaac Huertas Forero

    Es Estadstico Universidad Nacional de Colombia, Bogot. Obtuvo su ttulo de Maestra enInvestigacin y Estadstica en la Universidad Tecnolgica de Pereira, Colombia.

    Actualmente se desempea como profesor en las reas de Logstica e Investigacin de Ope-

    raciones en la Universidad Catlica de Colombia y Universidad Distrital Francisco Jos deCaldas. Pertenece como lder al grupo GEGI, en la Universidad Catlica de Colombia, enBogot, Colombia. e-mail: [email protected]

    Javier Arturo Orjuela Castro

    Es Ingeniero de Alimentos, Ingeniero Industrial, Especialista en Ingeniera de produccin dela Universidad Distrital Francisco Jos de Caldas, Bogot, Colombia. Obtuvo su ttulo deMaestra en Investigacin y Estadstica en la Universidad Tecnolgica de Pereira, Colombia.

    Actualmente se desempea como profesor en las reas de Logstica e Investigacin de Ope-

    raciones en varias universidades a nivel de pregrado y posgrado en la Universidad Catlicade Colombia y Universidad Distrital Francisco Jos de Caldas e mail: jaorjuela@etb net co