Potencial de la Cascarilla de Café Como Fuente de … · Se requiere de un análisis detallado en...
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Dr. Justinus A. Satrio
Departamento de Ingeniería Química&
Centro de de Avance y Sustentabilidad en Ingeniería de laUniversidad de Villanova (VCASE)
Presentado en:El 1er Congreso cafetalero del Norte de Nicaragua
Mayo 25, 2012
Potencial de la Cascarilla de Café Como Fuente de Energía, Combustible y Químicos
Fundada en 1842 por el Ordende 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.
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 café es uno de los principales rubros en la agricultura nicaragüense.
La calidad es conocida a nivel mundial
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 eslimitado. Es visto mayormente como desperdicio causante deproblemas ambientales.
Cascarilla de Café
Granos de Café
Café
CaféGranos
Cascarilla
Alimento & Bebidas
Combustible sólidopara procesamientoy generacíón de energíaBriquetas
Bioproductos.Ej:Productos químicos
Combustible paraTransporte: Etanol, Diesel, Gasolina
Usos del café y derivados
Cascarilla utilizada como fertilizante orgánico
Cascarilla Cascarilla + abono paracompost
Cascarilla como medio para el crecimiento de hongos
Fertilizanteorgánico
Champiñones
Cascarilla como combustible sólido
Peletización
Cascarilla Briquetas
Combustible para calentamiento
Combustible para cocinar
Cascarilla
Briquetas queman mejor con menor emisión comparado con la leña, siendobeneficioso para el medio ambiente.
Utilizarlo para la cocina ayuda a evitar impacto negativo en la salud en lasmujeres y niños de áreas rurales
Cascarilla para hacer paneles
Triturar
Uniendo y comprimiento
CascarillaPara la construcción y muebles
Cascarilla triturada
Producción de químicos a base de cascarilla
Reacción química y extracción
Acido cítrico
Insecticidas
• Desarrollado para sobrellevar laslimitantes de los de 1era generación(Combustible vs. Alimento)
• Materia Prima: cultivos no alimentarios,e.g madera, desechos orgánicos, desechosagrícolas & cultivos específicos de biomasa
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Cascarilla como combustible de 2da generación
Enfoque para la sintetización de Biocombustiblea base de Biomasa
• Química (plataforma lípida)
• Bioquímica (azúcar)
• Termoquímica:
– Gasificación
– Pirólisis
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. Contiene15% de peso en aceite.
Residuos Aceite de café Bio-combustible
Extracción
Biorefinería química a base de celulosa• Similaridades con el etanol de maíz convencional :
– Pretratamiento
– Sacarificación (azúcar C5 y C6 )
– Fermentación (azúcares C5 y C6)
CO2
Enzymas de la Celulosa
Fermentación
SacarificaciónPretratamiento
Destilación
AguaC5 & C6
Etanol & otrosproductosresultados de la fermentacón
Cascarilla
Gasificación
Al estar expuesto al calor y a un oxidante, la biomasa se decompone encompuestos gaseosos simples (i.e. H2 and CO) los cuales pueden ser quemadospara producir energía o ser utilizados como bloques de construcción para laproducción de sustancias químicas complejas o combustible.
Acidos orgánicosAlcoholesEstersHydrocarburos
CO + H2
CO2 + H2O Calor
GA
SIFI
CA
CIÓ
N
REFORMAS + WGS Hidrógeno
EnergíaTermal
Células de Combustible
Combustible & químicos
Aire
Vapor
COMBUSTION
CATALISIS/ FERMENTACIÓN
Limpieza
Carbón
Aire/O2/Vapor
Liquificacíon de la biomas por el proceso de pirólisis
• La descomposición termal aceleradade materia orgánica en ausencia deoxígeno, produce líquidos, carbón, gas
Obtención
aceite: 60 - 70%
carbón: 12 -15%
Gas: 13 - 25%
Calor 500oCSin oxígeno
Bio-petróleo crudo
Bio-Carbón
Cascarillas
Usos del bio-petróleo crudo
Bio-petróleocrudo
CombustiónCalor para la generaciónde energía
Procesos de reacciónquímica
Gasolina, Diesel, Químicos
Usos del biocarbón
Bio-Carbón
Procesos de activación
Incorporaciónal suelo
-Fertilizante-Mejoramientoen la calidaddel suelo
Carbónactivado
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 suministrodesde 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”
Germplasma ProcesamientoCultivo cosecha Transporte almacenamiento
Falta de atención a los motoreseconómicos
Empresas agrícolas Empresas de energía
Cadena de valor agrícola y de bioenergía
“Si un paso en la cadena de valor no funciona, la cadena de valor entera no funciona”
Existen muchos potenciales usos en la cascarilla de café para laproducción de productos de valor.
La utilización de la cascarilla de café tiene un impacto positivo en lanaturaleza y en la provisión de oportunidades enonómicas mediante elincremento de los ingresos y la generación de oportunidades detrabajo.
En Nicaragua se requieren de esfuerzos en el campo de la investigacióny desarrollo con el fin de determinar el uso más prometedor de lacascarilla, involucrando a las autoridades académicas, las institucionesacadémicas, gubernamentales y privadas.
Se requiere de un análisis detallado en cuanto a la viabilidad técnica, económica y los impactos sociales y ambientales de las tecnologíasinvolucradras en la utilización de cascarilla de café.
Conclusiones