Potencial de la Cascarilla de Café Como Fuente de Energía

Potencial de la Cascarilla de Café Como
Fuente de Energía, Combustible y Químicos
Dr. Justinus A. Satrio
Departamento de Ingeniería Química
&
Centro de de Avance y Sustentabilidad en Ingeniería de la
Universidad de Villanova (VCASE)
Presentado en:
El 1er Congreso cafetalero del Norte de Nicaragua
Mayo 25, 2012
 Fundada en 1842 por el Orden
de San Augustin,
 Mas de 10,000 ingenieros,
maters y doctores, y
estudiantes de derecho
 Universidad #1
(Universidades Regionales—
Norte), Reporte U.S.News &
World
Donde está situada la Universidad?
 Estado de Pensilvania
 Ciudad de Filadelfia, 5ta ciudad más grande de
los E.E.U.U.
Colaboración USA – Instituciones nicaragüenses
Universidad de Villanova
Agricultura, Empresas
Antecedentes
 El café es uno de los principales rubros en la
agricultura nicaragüense.
 La calidad es conocida a nivel mundial
 Importancia para la economia Nicaragüense:
 Producido en mas de 100,000 ha
 Aproximadamente 30,000 fincas , empleando a unas 200,000 personas
 Generando aprox. $ 140 millones de USD. anuales
 Incremento en los indices de producción
 1999: 75,000 tons de café verde
 2012: 120,000 tons de café verde (fuente: USDA)
Antecedentes
 El procesamiento de café resulta en la producción de residuos
en forma de cascarilla
 Actualmente en Nicaragua, el uso de los residuos de café es
limitado. Es visto mayormente como desperdicio causante de
problemas ambientales.
Granos de Café
Cascarilla de Café
Café
Usos del café y derivados
Alimento &
Bebidas
Café
Granos
Cascarilla
Combustible sólido
para procesamiento
y generacíón de
energía
Briquetas
Bioproductos.
Ej:
Productos químicos
Combustible para
Transporte:
Etanol, Diesel,
Gasolina
Cascarilla utilizada como fertilizante orgánico
Cascarilla
Cascarilla + abono para
compost
Cascarilla como medio para el
crecimiento de hongos
Fertilizante
orgánico
Champiñones
Cascarilla como combustible sólido
Cascarilla
Briquetas
Cascarilla
Combustible para calentamiento
Peletización
Combustible para cocinar
 Briquetas queman mejor con menor emisión comparado con la leña, siendo
beneficioso para el medio ambiente.
 Utilizarlo para la cocina ayuda a evitar impacto negativo en la salud en las
mujeres y niños de áreas rurales
Cascarilla para hacer paneles
Uniendo y
comprimiento
Cascarilla
Para la
construcción y
muebles
Triturar
Cascarilla triturada
Producción de químicos a base de cascarilla
Acido cítrico
Reacción química y
extracción
Insecticidas
Cascarilla como combustible de 2da
generación
• Desarrollado
para sobrellevar las
limitantes de los de 1era generación
(Combustible vs. Alimento)
• Materia Prima: cultivos no alimentarios,
e.g madera, desechos orgánicos, desechos
agrícolas & cultivos específicos de biomasa
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Enfoque para la sintetización de Biocombustible
a base de Biomasa
• Química (plataforma lípida)
• Bioquímica (azúcar)
• Termoquímica:
– Gasificación
– Pirólisis
Biorefinería a base de lípidos
Procesos a base de aceites
• Es posible la elaboración de aceites a base de plantas
Methanol , Catálisis
65o C, 30-60 min.
Biorefinería a base de lípidos: Retos
La materia prima constituye hasta un 70% del costo total de
producción de biodiesel. La obtención de aceites
baratos es fundamental.
Aceite de Soya
Jathropha
Aceite de cosina
Biodisel a base de aceite de café
• El aceite extraido de sedimento/residuo de café puede ser
utilizada como fuente de producción de biodisel. Contiene
15% de peso en aceite.
Extracción
Residuos
Aceite de café
Bio-combustible
Biorefinería química
Biorefinería química a base de celulosa
• Similaridades con el etanol de maíz convencional :
– Pretratamiento
– Sacarificación (azúcar C5 y C6 )
– Fermentación (azúcares C5 y C6)
Destilación
Cascarilla
Fermentación
CO2
Enzymas de la Celulosa
Pretratamiento
Etanol & otros
productos
resultados de la
fermentacón
Sacarificación
C5 & C6
Agua
Biorefinerías térmicas
Aplicar calor para descomponer la
Biomasa en componentes más
pequeños
Gasificación
Aire
COMBUSTION
CO2 + H2O
Calor
Energía
Termal
GASIFICACIÓN
Vapor
Limpieza
Aire/O2/Vapor
CO + H2
REFORMAS +
WGS
Hidrógeno
Células de
Combustible
Carbón
CATALISIS/
FERMENTACIÓN
Acidos orgánicos
Alcoholes
Combustible &
Esters
químicos
Hydrocarburos
Al estar expuesto al calor y a un oxidante, la biomasa se decompone en
compuestos gaseosos simples (i.e. H2 and CO) los cuales pueden ser quemados
para producir energía o ser utilizados como bloques de construcción para la
producción de sustancias químicas complejas o combustible.
Liquificacíon de la biomas por el proceso de pirólisis
• La descomposición termal acelerada
de materia orgánica en ausencia de
oxígeno, produce líquidos, carbón, gas
Obtención
aceite: 60 - 70%
carbón: 12 -15%
Gas: 13 - 25%
Calor 500oC
Sin oxígeno
Bio-petróleo crudo
Cascarillas
Bio-Carbón
Usos del bio-petróleo crudo
Combustión
Bio-petróleo
crudo
Procesos de
reacción
química
Calor para la
generación
de energía
Gasolina,
Diesel,
Químicos
Usos del biocarbón
Procesos de
activación
Bio-Carbón
Incorporación
al suelo
Carbón
activado
-Fertilizante
-Mejoramiento
en la calidad
del suelo
La utilización de biomasa para la producción de
químicos y bioenergía no se trata solamente
del desarrollo tecnológico
Se trata de un proceso de cadena de suministro
desde la producción de biomasa, hasta la
utilización de los productos derivados de la
biomasa
El sistema de biorefinería y biomasa
“Si un paso en la cadena de valor no funciona, la cadena de
valor entera no funciona”
Cadena de valor agrícola y de
bioenergía
Germplasma
Cultivo
cosecha
Transporte
Empresas agrícolas
almacenamie
nto
Procesamiento
Empresas de energía
Falta de atención a los motores
económicos
“Si un paso en la cadena de valor no funciona, la cadena de
valor entera no funciona”
Conclusiones
 Existen muchos potenciales usos
producción de productos de valor.
en la cascarilla de café para la
 La utilización de la cascarilla de café tiene un impacto positivo en la
naturaleza y en la provisión de oportunidades enonómicas mediante el
incremento de los ingresos y la generación de oportunidades de
trabajo.
 En Nicaragua se requieren de esfuerzos en el campo de la investigación
y desarrollo con el fin de determinar el uso más prometedor de la
cascarilla, involucrando a las autoridades académicas, las instituciones
académicas, gubernamentales y privadas.
 Se requiere de un análisis detallado en cuanto a la viabilidad técnica,
económica y los impactos sociales y ambientales de las tecnologías
involucradras en la utilización de cascarilla de café.