Potencial de la Cascarilla de Café Como Fuente de Energia, 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 Granos Café 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 + abono para compost Fertilizante orgánico Cascarilla como medio para el crecimiento de hongos 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

Reacción química y extracción 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

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 Etanol & otros productos resultados de la fermentacón CO2 Enzymas de la Celulosa Pretratamiento Sacarificación Agua C5 & C6

Biorefinerías térmicas Aplicar calor para descomponer la Biomasa en componentes más pequeños

Gasificación Acidos orgánicos Alcoholes Esters Hydrocarburos CO + H2 CO2 + H2O Calor GASIFICACIÓN REFORMAS + WGS Hidrógeno Energía Termal Células de Combustible Combustible & químicos Aire Vapor COMBUSTION CATALISIS/ FERMENTACIÓN Limpieza Carbón Aire/O2/Vapor 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. 21

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% Bio-petróleo crudo Calor 500oC Sin oxígeno Cascarillas Bio-Carbón 22

Usos del bio-petróleo crudo Calor para la generación de energía Combustión Gasolina, Diesel, Químicos Procesos de reacción química Bio-petróleo crudo 23

Usos del biocarbón Carbón activado Procesos de activación Fertilizante Mejoramiento en la calidad del suelo Incorporación al suelo Bio-Carbón 24

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 Procesamiento Cultivo cosecha Transporte almacenamiento Falta de atención a los motores económicos Empresas agrícolas Empresas de energía “Si un paso en la cadena de valor no funciona, la cadena de valor entera no funciona”

Conclusiones Existen muchos potenciales usos en la cascarilla de café para la producción de productos de valor. 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.

Conclusiones 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.