Reutilización y valorización de los desechos de café Luis Miguel Iglesias Fernández

Indice Intención del proyecto El biodiesel El biodiesel en el medio ambiente Consideración técnico-económica Ciclo del biodiesel Inconvenientes Los residuos de café como M.P. Proceso de valorización Producción de biodiesel Transesterificación in situ Diagrama de flujo Subproductos Biomasa Glicerina Viabilidad económica Ubicación de las instalaciones Suministro del residuo Venta del producto Estudio económico Bibliografía Realizar una simple lectura del índce

Intención del proyecto La idea principal es presentar la obtención de biodiesel como alternativa al diesel derivado del petróleo promoviendo la reducción de contaminantes en la combustión y, sobre todo, reducir el impacto ambiental en la producción del mismo. Para eso, el planteamiento es usar como materia prima los residuos de café, una forma eficaz y sostenible de obtener biodiesel, si la población se concienciara y ayudara a hacerlo posible.

Intención del proyecto Conservación del medio ambiente mediante la Reutilización de los desechos de café Obtención de biodiesel como alternativa al diesel derivado del petróleo Reducción de contaminantes en la combustión Reducir el impacto ambiental en la producción del mismo Residuos de café como M.P. Simular la implantación del proyecto para verificar la viabilidad La idea principal es presentar la obtención de biodiesel como alternativa al diesel derivado del petróleo promoviendo la reducción de contaminantes en la combustión y, sobre todo, reducir el impacto ambiental en la producción del mismo. Para eso, el planteamiento es usar como materia prima los residuos de café, una forma eficaz y sostenible de obtener biodiesel, si la población se concienciara y ayudara a hacerlo posible.

El biodiesel En España el uso de biodiesel ahorra a la atmósfera 3,7 millones de toneladas anuales de CO2 anuales de CO2

El biodiesel en el medio ambiente El biodiesel beneficia la sostenibilidad del Medio Ambiente Ventajas medioambientales: Menos emisiones de CO2 Evita las emisiones de óxido de azufre  No emite sulfatos ni micropartículas Se biodegrada en 120 días el biodiesel beneficia la sostenibilidad del Medio Ambiente ventajas medioambientales: - las emisiones de CO2 que genera el biodiesel al ser quemado se compensan con el CO2 que captó durante su desarrollo la planta oleaginosa que, a su vez, proporcionó el aceite que sirvió de materia prima. - Otra ventaja del biodiésel es que evita las emisiones de óxido de azufre (causante de la lluvia ácida) sulfatos y micropartículas, al tiempo que resulta menos tóxico para el ser humano (ausencia del cancerígeno benceno) - el entorno (en caso de derrame, se biodegrada en 120 días) El biodiésel se degrada de 4 a 5 veces más rápido que el diésel fósil y puede ser usado como solvente para limpiar derrames de diésel fósil.  

El biodiesel en el medio ambiente Ventajas medioambientales: Más seguro de almacenar Reduce la contaminación de los suelos Conservación de los recursos naturales del planeta En España ahorra 3,7 millones de toneladas anuales de CO2 Entre las ventajas de usar este combustible en vez del gasóleo están, por supuesto, - Además es más seguro de almacenar, ya que su punto de inflamación es de 120º centígrados, en lugar de los 55º del gasóleo -reduce la contaminación de los suelos y riesgos de toxicidad, en caso de vertido accidental, al ser un producto biodegradable y no tóxico -Ayuda a la conservación de los recursos naturales del planeta, por tratarse de una fuente de energía de origen renovable.

Consideración técnico-económica Mayor efecto lubrificador sobre el motor Menor dependencia energética de los combustibles fósiles Propiedades similares al diesel del petróleo El consumo de biodiesel en crecimiento En Europa se consume mucho más gasóleo que gasolina Tiene mayor efecto lubrificador sobre el motor. Reducimos la importación de combustibles si producimos aquí el biodiésel, ya que la dependencia energética en España de los combustibles fósiles es del 80% El biodiésel es un combustible obtenido a partir de aceites vegetales. Sus propiedades son similares al combustible diésel del petróleo, y hasta se puede mezclar El consumo de biodiésel en España, aunque parece tímido para el ciudadano de a pie, ha crecido de forma exponencial durante el último lustro: de las 62.909 toneladas de 2006 se pasaron a las 1.632.782 del año pasado, un volumen equivalente a la carga de nueve superpetroleros Gracias a las directivas europeas y estrategias de promoción de las energías renovables, paulatinamente se están incorporando los biocombustibles a nuestros medios de transporte. Por ejemplo, las flotas de autobuses pueden llegar a utilizar los biocombustibles en el 100% de su carburante. Sin embargo, hoy en día legalmente las compañías petroleras sólo pueden introducir hasta el 5% de biocombustible sin necesidad de anunciarlo. En Europa se consume mucho más gasóleo que gasolina, por lo que el biocombustible que más se usará aquí será el biodiésel. Éste puede utilizarse como combustible en motores diésel, puro o mezclado en cualquier proporción con el gasóleo

El ciclo del biodiesel El ciclo del biodiesel, a partir del aceite usado, puede ser el siguiente : El ciclo del biodiesel, a partir del aceite usado, puede ser el siguiente : El aceite vegetal se extrae de plantas como el girasol, la soja o la aceituna. Este aceite se usa en casas y restaurantes para freir El desecho o aceite gastado en los restaurantes no se tira, sino que se envasa para una posterior recogida El aceite usado de sartén se somete a un proceso que se llama tranesterificación. Durante este proceso el metanol y la lejía se añader para separar la glicerina del aceite al 100% obteniendo el biodiesel llamado B100 El B100 queda en la parte superior, dejando la glicerina en el fondo y permitiendo así su aprovechamiento para la industria cosmética Después de un proceso de pruebas, el B100 puede ser usado directamente o mezclado con gasoil de petróleo y usado en la mayor parte de motores diésel

Inconvenientes del biodiesel El biodiésel puro tiene un poder calorífico un 10% inferior al del gasóleo Su mayor densidad puede causar problemas A bajas temperaturas, plantea problemas de solidificación Su coste todavía no lo hace competitivo frente al diesel convencional El biodiésel puro B100 tiene un poder calorífico un 10% inferior al del gasóleo, por lo que, según aumenta su proporción en la mezcla, la eficiencia disminuye. La proporción óptima, según los expertos, es la del 20%, que lo encontraremos como B20. Además, su mayor densidad puede causar problemas en los actuales sistemas de bombeo e inyección de los motores. A bajas temperaturas, plantea problemas de solidificación: la mezcla cristaliza a partir de -10º centígrados, mientras que el gasóleo puro lo hace a -20º. Uno de los mayores inconvenientes hoy en día es que su coste todavía no lo hace competitivo frente al diésel convencional.

Los residuos de café como M.P.

Los residuos de café como M.P. El café es la segunda bebida más consumida en el mundo después del agua Aproximadamente 8 millones de toneladas en todo el mundo

Los residuos de café como M.P. Solo el 0.2% de la materia prima termina en nuestra taza En España 4,5 kg por persona y año En una cafetería 7 kg al día

Los residuos de café como M.P. Residuo comercial de importancia No peligroso LER: 020399

Conclusiones Es un residuo no peligroso, muy abundante y disponible Creciente demanda de biodiesel (normativas) Cuidado del medio ambiente (biocombustibles) El contenido de aceites no se altera por la elaboración de café para el consumo Sustituto de cereales (se aprovecha un residuo, no se cultiva para generar combustibles) Una objeción común a la producción de energía de la biomasa es que podría desviar la producción agrícola de los cultivos alimenticios en un mundo hambriento, incluso provocando una hambruna masiva en los países pobres. ¿Es esto cierto? Desde luego que no: como mucho es una simplificación de un problema complejo. Simplemente no funciona de esa manera, energía de biomasa no causa hambre. Esta es una buena explicación de la Foundation for Alternative Energy de Eslovaquia: «Una de las objeciones en contra de la biomasa, particularmente contra la producción de biocombustibles a gran escala, es que podría desviar a la agricultura de la producción de alimentos, especialmente en los países en vías de desarrollo. «El principal argumento es que los programas de cultivos energéticos compiten con los cultivos alimenticios en varios aspectos (inversiones rurales y agrícolas, infraestructuras, agua, fertilizantes, mano de obra cualificada...), de forma que causan escasez de alimentos y encarecimiento de los precios.

Proceso de valorización

Generación de biodiesel Proceso Transesterificación indirecta Extracción de los aceites por disolución con disolventes químicos Separación de los disolventes por evaporación Transesterificación de los aceites para generar biodiesel Transesterificación in situ Directamente sobre el residuo de café Menor consumo de solvente y de energía calórica

Diagrama de flujo Purificación de las fases ricas en metilésteres: Extracción y transesterificación: Cuando el alcohol esta en contacto con un medio ácido este inicia la extracción aun a temperaturas próximas a la ambiente. Filtrado: Separación del material sólido ya extraído de los lípidos presentes en el reactor. Recuperación y purificación del metanol El alcohol recuperado después de la purificación se deshidrata y se recircula al proceso de producción de biodiesel Purificación de las fases ricas en metilésteres: Eliminación del metanol por evaporación, y las diferentes impurezas.

Subproductos Aprovechamiento de la materia seca Fuente de materia orgánica Conversión en biomasa (pellets) Abonos para fertilizar el suelo

Subproductos Glicerina → solución comercial concentrada de glicerol en agua

Viabilidad Económica

Ubicación de las instalaciones España es uno de los países con más establecimientos de restauración de Europa Hay un bar por cada 167 personas Por lo tanto, España es el mejor lugar para obtener nuestro residuo Como se puede observar en la tabla, el número de establecimientos en Galicia está muy por encima de la media. Sabiendo que Vigo es la ciudad más poblada de nuestra comunidad (297.124 habitantes) 5º puesto

Ubicación de las instalaciones Restaurantes UBICACIÓN RPLANTA

Ubicación de las instalaciones Cafeterías UBICACIÓN PLANTA

Suministro del residuo Método Nuestra intención es negociar un convenio con los principales proveedores de café en Vigo, de forma que cuando hagan sus repartos se aproveche y recojan los residuos de borra de café si la acumulación en el establecimiento es significativa. Las condiciones de este convenio consisten en que los dueños de los establecimientos acumulen la borra de café en unos depósitos, motivados a través de pequeños descuentos en el café (como materia prima) que les proporcionan los proveedores. De esta forma optimizamos la recogida de los residuos, obteniendo el suministro del mismo a través de los proveedores que se dedican a distribuir el café como materia prima. A cambio de esta tarea los proveedores con los que firmemos el convenio recibirán un porcentaje de nuestros beneficios al revalorizar la borra de café. De esta manera todos ganamos.

Suministro del residuo Proveedores de café líderes en Vigo: Comercial Cambra, Cafés Candelas, Kaffa Caffe y Dislog. Además, la situación de los almacenes de los cuatro principales proveedores de café es muy favorable con respecto a la ubicación de nuestra empresa y la zona más hostelera de Vigo. Estos factores agilizarán el suministro del residuo y limitarán los costes. UBICACIÓN PLANTA

Venta del producto Biodiesel El mercado del biodiesel en España está en una situación bastante compleja y delicada Decisiones político-económicas Competencia desleal de Argentina e Indonesia Ventajas Coste del biodiesel dependiente del precio de los aceites vegetales Coste vinculado al precio del gasóleo procedente del petróleo Consideración medioambiental y progresiva concienciación en todo el mundo Desde 2012 España reduce la compra de biodiesel a su principal proveedor, Argentina, en represalia por la expropiación de acciones de Repsol en YPF El mercado del biodiesel en España está en una situación bastante compleja y delicada por varias razones políticas y legislativas que se contradicen con los poderosos intereses económicos. Además, la grave crisis que arrastra la industria española del biodiesel desde hace varios años está causada principalmente por la competencia desleal de Argentina e Indonesia Pero no todo es de color negro, aunque esté en una situación difícil, el mercado de biodiesel existe e indudablemente tiene futuro. Además, actualmente hay varios factores que nos favorecen teniendo en cuenta, sobre todo, nuestro método de producción: El coste del biodiesel depende fundamentalmente del precio de los aceites vegetales y nuestra materia prima es relativamente sencilla y barata. El precio del biodiesel también está vinculado al precio del gasóleo procedente del petróleo, que el precio del petróleo siga subiendo irremediablemente. Como consideración medioambiental y progresiva concienciación en todo el mundo Otro factor beneficioso para nuestra empresa es que desde 2012 España decidió reducir la compra de biodiesel a su principal proveedor, Argentina, en represalia por la expropiación de acciones de Repsol en YPF.

Venta del producto Biodiesel Venta Permisos y códigos necesarios para Poder fabricar, almacenar y vender biodiesel a nivel local y nacional Conocer las regulaciones sobre operaciones con biodiesel Venta directa a proveedores de combustibles Sabiendo el estado del mercado del biodiesel en España, los pasos a dar y aspectos a tener en cuenta para posicionar y vender nuestro producto serian los siguientes: Informarse de los permisos y códigos específicos que deben cumplirse para poder fabricar y vender biodiesel, a nivel local, estatal y federal. Obtener los permisos necesarios sobre el almacenamiento del producto terminado y de los químicos que constituyen las materias primas. El metanol es el mayor peligro en el proceso de fabricación del biodiesel. Contactar con la Agencia de Protección Ambiental para conocer las regulaciones sobre operaciones con biodiesel Una cosa a considerar es comenzar una cooperativa. Ésta consiste en un grupo de personas trabajando juntas para fabricar y vender biodiesel a pequeña escala. Estudiar las condiciones actuales del mercado, situación y demanda de los proveedores. Averiguar si el biodiesel tiene un mercado local.   CONSIDERACIÓN ECONÓMICA Coste de fabricación de biodiesel 0,20 euros/litro Precio de venta directo 0,90 euros/litro

Venta del producto Biomasa Venta Fácil de colocar en el mercado Uso de calderas de biomasa en aumento Venta directa a particulares ó indirecta a través de algún mayorista local Venta a fabricantes de pellets El precio estimado en comparativa con la viruta de madera (de pino) Fácil de colocar en el mercado Uso de calderas de biomasa en aumento Venta directa a particulares ó indirecta a través de algún mayorista local El precio estimado en el mercado de la biomasa obtenida de nuestro residuo lo calculamos en comparativa con la viruta de madera (de pino). El uso de esta viruta en lugar de los pellets es muy habitual y el precio ronda los 150€/tn. Sabiendo que el poder calorífico de la borra seca de café es un 50% mayor, establecemos un precio aproximado de 200€/tn para nuestro producto secundario. Comparativa PCS Precio Borra de café seca 29 MJ/kg 200 €/Tm Viruta de madera 20 MJ/kg 150 €/Tm

Consideración económica Venta del producto Glicerina Venta Es un compuesto bastante cotizado en los mercados debido a sus extraordinarias cualidades y multitud de aplicaciones, con más de 1500 usos distintos en sectores como: El sector alimentario El sector farmacéutico El sector de la industria cosmética El sector tabaquero El problema principal de la glicerina procedente de la fabricación de biodiesel es que ha copado los mercados. Es decir, la producción generada ha sido tal que ha provocado un excedente de glicerina, generando una sobreoferta que al final no se ha podido absorber. Y es que la producción de biodiesel lleva aparejada la generación de grandes cantidades de glicerina, con aproximadamente un promedio de 10 kg de glicerina cruda por cada 100 kg de biodiesel producido. Este exceso de oferta ha generado una evidente bajada en los precios de este producto en todos los mercados. Así, mientras que los precios en 1995 se movían entorno a los 1.500 €/Tm, actualmente se encuentran cerca de los 600 €/Tm. Consideración económica Cantidad obtenida 10% de la cantidad de biodiesel generado Precio de venta 600 €/Tm

Estudio económico Beneficio Costes Ingresos: 213.144 € En un año Biodiesel Biomasa Glicerina Cantidad 39.312 litros 874 Tm 4.940 kg Ingresos 35.380 € 174.000 € 2.964 € Ingresos: 213.144 € En un año Inversión Inicial Costes de producción Otros costes Coste 335.000 € 16.380 € 80.000 €

Estudio económico VAN 107.737 € TIR 23% Período de Retorno 3,79 años

Bibliografía P. Benjumea Hernández, J. R. Agudelo Santamaría y L. Alberto Ríos, Biodiésel: Producción, calidad y caracterización, Universidad de Antioquia, 2009. F. Calixto, J. Fernandes, R. Couto, E. J. Hernández, V. Najdanovic-Visak y P. C. Simões, Synthesis of fatty acid methyl esters via direct transesterification with methanol/carbon dioxide mixtures from spent coffee grounds feedstock, Green Chem., 2011, 13, 1196. http://www.ecointeligencia.com/2012/05/biodiesel-y-nuestro-medio-ambiente/ http://twenergy.com/energia-curiosidades/biodiesel-ventajas-y-desventajas-196 http://www.journeytoforever.org/es/biocombustibles/alimento-o-combustible.cgi http://www.ecured.cu/index.php/Biodiesel_a_partir_de_la_Borra_del_Caf%C3%A9 http://www.madrimasd.org/blogs/energiasalternativas/2008/12/18/109640 http://blog.rtve.es/telediariofds/2013/05/sacar-partido-a-los-desechos.html http://tv.up.pt/videos/9tAC7sL1 http://gestoresderesiduos.org/noticia/investigadores-estadounidenses-generan-biodiesel-con-los-residuos-de-cafe http://ecocosas.com/eco-tips/20-formas-reutilizar-cafe/ http://fortunaweb.com.ar/2013-05-31-122685-la-demanda-de-cafe-podria-alcanzar-los-10-2-millones-de-toneladas-en-2020/ http://twenergy.com/energia-curiosidades/el-cafe-fuente-de-biodiesel-24 http://www.ingenieroambiental.com/biodiesel/biodiesel.htm http://www.02b.com/es/notices/2012/08/un_bar_por_cada_167_habitantes_3858.php http://www.proveedores.com/proveedores/cafes-candelas/# http://www.hosteltur.com/113000_espana-tiene-200000-bares-cafeterias-casi-mismos-antes-crisis.html http://www.idealista.com/inmueble/2319609/