3. Problema De Investigación
3.1 Identificación del Problema
3.1.3 Generación de biomasa
Junto a la palma de aceite hay otros cultivos que igualmente son fuente de residuos de cosecha que podemos también llamar residuos agroindustriales o biomasa residual.
García Núñez, y García Pérez (2012) explican el origen de la biomasa residual en el caso del proceso de la palma de aceite:
El proceso de beneficio del fruto de palma de aceite en Colombia, se presenta como uno de los principales generadores de biomasa por hectárea cultivada en comparación con otros cultivos oleaginosos y bioenergéticos. Los principales residuos generados en planta son: racimos vacios, fibra, cuesco, y efluentes líquidos principalmente.
Junto a la palma de aceite aparecen otros cultivos de interés en la generación de biomasas residual y que son objeto de investigación. Uno de ellos, el trabajo de Rincón et al. (2011 “Gasificación de biomasa residual de procesamiento agroindustrial. Gasificación de carbonizados.” donde se estudian algunos de los residuos de cosecha mencionados en la anterior tabla como el bagazo de la caña y la cascarilla de café.
34 García Núñez y García Pérez (2012) resumen el origen y porcentaje de los residuos originados en el proceso de la palma de aceite de:
Los principales productos de la agroindustria de la palma de aceite son el aceite y la almendra, los cuales representan en promedio 21% y 5% respectivamente, del peso de de los racimos de fruta fresca (RFF) que se producen en una planta extractora.
Figura 3 Balance de masa del proceso de extracción del aceite de palma
Fuente: García Núñez, y García Pérez. (2012). García Núñez, y García Pérez (2012) resaltan la producción de aceite de palma como una gran fuente de biomasa residual:
35 El proceso de beneficio del fruto de palma de aceite en Colombia, se presenta como uno de los principales generadores de biomasa por hectárea cultivada en comparación con otros cultivos oleaginosos y bioenergéticos. Los principales residuos generados en planta son: racimos vacios, fibra, cuesco, y efluentes líquidos principalmente.
Continúan García Núñez, y García Pérez (2012):
Durante el proceso de extracción el volumen de biomasa que se genera corresponde alrededor del 41% en peso de RFF, esto plantearía que las plantas de beneficio, de manera general son más productoras de biomasa que de aceite. (Negrilla nuestra).
La cantidad de aceite que extrae es entonces muchísimo menor que los residuos generados como se lo podemos apreciar:
García Núñez, y García Pérez (2012) teniendo en cuenta los anteriores elementos concluyen con respecto al balance de masa:
La fibra es el subproducto que más se aprovecha en las plantas de beneficio, especialmente como combustible en calderas.
La tusa es de los subproductos de mayor producción por fruto procesado que se genera, del cual se dispone de 17,36% (496.225 ton) para ser aprovechadas en otras alternativas diferentes a las actuales.
36 La tusa en su mayoría es enviada a campo como acondicionador del suelo en
plantaciones de palma de aceite.
Por su parte Arrieta, Teixeira, Yáñez, Lora, y Castillo (2007) con respecto a la cantidad de biomasa residual generada en las plantas de aceite de palma agregan:
Las plantas de beneficio de la palma de aceite se caracterizan por disponer de considerables cantidades de sub-productos con alto valor energético tales como racimos de fruto vacíos (RVF) fibras, cuesco y líquidos efluentes Palm Oil Mills Effluents (POME) con alto contenido de materia orgánica. Una planta de beneficio produce residuos equivalentes a tres veces la cantidad de aceite producido por la biomasa, mostrando un gran potencial de incrementar su eficiencia energética principalmente a partir del uso de los subproductos en plantas de cogeneración con vapor de alta calidad reduciendo así el vapor consumido en el proceso de beneficio. Negrilla nuestra
Con relación al cuesco Gómez et al. (2008) añaden:
El cuesco de la palma se obtiene en forma concentrada y triturada luego de la recuperación de la almendra. El cuesco de palma se ha sido utilizado parcialmente en procesos de combustión en calderas pero presenta el inconveniente de obstruir los tubos de éstas debido al tipo de cenizas que contiene.
El cuesco o endocarpio es un material duro que protege la almendra y constituye un residuo del proceso de extracción del aceite de palma.
37 Figura 4 Partes del fruto de la palma de aceite (Elais guineensis)
Fuente: Rincón et al. (2011).
Figura 5 Endocarpio o cuesco de la palma de aceite (dimensiones en centímetros).
Fuente: Rincón et al. (2011).
38 Fuente: García Núñez, y García Pérez (2012). Adaptación autor Para el cuesco Gómez et al. (2008) presentan estas conclusiones:
las plantas de beneficio que no generan energía eléctrica, ni cuentan con planta de biodiésel o con proceso de refinación de aceite, podrían cubrir su necesidad energética del 10 a 12% de RFF de fibra obtenida del fruto procesado. Por lo tanto se considera que la producción de cuesco quedaría disponible en 100% en estas plantas de beneficio para el aprovechamiento en otras alternativas. Negrilla nuestra.
Con referencia al cuesco Gómez et al. (2008) continúan Cuesco vías; 7,00 Cuesco compostaje; 5,00 Cuesco prensas; 5,00 Cuesco venta; 16,00 Cuesco caldera; 67,00
39 (…) la falta de un sistema de almacenamiento que permita acumular (el cuesco)
Se tienen que presentar propuestas encaminadas hacia un mejor aprovechamiento reflejadas volúmenes representativos para la venta, lo que hace que se quemen en exceso cantidades innecesarias en la en la caldera o que se disponga para la compactación de vías en las plantaciones de palma.
Figura 7 Cuesco
Fuente: García Núñez, y García Pérez (2012) 3.1.4 Producción de biodiésel
La producción de biodiésel se ha visto favorecida con el Decreto 2629 de 2007, como lo señalamos anteriormente. En la siguiente tabla podemos apreciar que la producción de este casi se triplica en el lapso comprendido de 2009 a 2012
40 Biodiésel palma de aceite
Fuente: FEDEBIOCOMBUSTIBLES. (2013). Figuras insertadas. Adicionalmente de acuerdo a FEDEBIOCOMBUSTIBLES (2013) la diferencia entre el peso de los (racimos de fruta fresca) RFF (fila inferior) contra el aceite beneficiado (fila superior) oscila entre las 12-13 toneladas. En una aproximación general podemos decir que de cada hectárea sembrada podemos esperar descontado el aceite y otros productos entre 12 y 13 toneladas de biomasa residual; es decir si tomamos las áreas sembradas junto con las que están en desarrollo; 435.000 has; tendremos en un futuro cercano entre 5.220.000 a 5.650.000 toneladas aproximadamente de biomasa residual.
41 Setecientas cincuenta mil (750.000) hectáreas sembradas el mediano plazo (10 años) representarían considerando solamente el cuesco, quinientas cuarenta mil (540.000) toneladas requieren un destino diferente al actual; quema para calderas y disposición en los caminos de las fincas
4 Justificación
4.1 Retos
Para National Council for Science and the Environment (NCSE) (2000) “la producción de energía y su uso es en la actualidad uno de los mayores contribuyentes a la insostenibilidad ambiental de la humanidad”
Es decir que si logramos la producción y el uso de la energía dentro del Desarrollo Sostenible se contrarrestaría la insostenibilidad ambiental. ¿Cómo lograrlo? Para Global Reporting Initiative (GRI) (2011) comenta: “Una de los retos mayores del desarrollo sostenible es que este demanda nuevas e innovadas decisiones y nuevas formas de pensar.”
Adicionalmente en relación a la producción y uso de combustibles líquidos, LCFS, 2007 citada en Farrell y Sperling (2007) Señalan:
Una gran reducción en las emisiones debe ser alcanzada para lograr la estabilización del clima en el 2050. Alcanzar dichas reducciones requiere una sustancial innovación tecnológica y una reducción en el contenido de carbono de combustibles usados en el transporte.
42 Una de las innovaciones en materia de producción de energía son los biocombustibles. El propósito de nuestro trabajo es mostrar cómo a partir del cuesco de la palma se puede obtener un combustible que permita llenar los requisitos de sostenibilidad en su producción y consumo.
4.1.1 Conversión de la biomasa
Figura 8 Vías para la conversión de Biomasa
Biomass conversión paths. Fuente IEA. (2007) Formas insertadas. En el diagrama se presenta un resumen de dichas tecnologías. El aprovechamiento del cuesco; comprendería entonces: un proceso pirólisis,
43 producción de biogás y, producción del bioaceite como productos intermedios. Los gases generados a través del proceso de FT se pueden emplear para la producción de diésel y gasolina; igualmente del bioaceite por medio del hydroprocessing se obtiene gasolina y diésel.
Kalnes, Marker, Shonnard, y Koers (2008) a este respecto concluyen:
Aproximadamente el 50% del petróleo crudo es refinado para combustibles líquidos, de lejos el mayor componente de energía del sector. La biomasa es la única fuente de energía renovable que puede ser convertida en combustibles líquidos. Por esta razón, incrementar el uso de biocombustibles en dicho sector puede reducir significativamente las emisiones de gases efecto invernadero como también diversificar las fuentes de energía, procurar la seguridad energética y estimular la economía rural
4.2 Gestión Tecnológica
Cordúa, (1994). citado en Restrepo, (2000) la define como “un proceso de adopción y ejecución de decisiones sobre las políticas, estrategias, planes y acciones relacionadas con la creación, difusión y uso de la tecnología.”
Destacamos entonces que en dicha definición, que el proceso parte de las decisiones políticas para primero incorporar, seguidamente crear, y al final usar y difundir la tecnología. En ese orden de acciones, son las decisiones políticas las que marcan el rumbo de la aplicación que es lo que finalmente nos atañe a todos; como veíamos arriba
44 hay un interés creciente por el aprovechamiento de la biomasa como fuente de energía y en un futuro como sustituto de una parte de la energía fósil.
Castillo, (2011) relaciona la Gestión Tecnológica y el mercado:
La gestión tecnológica surge y se desarrolla en el seno de las empresas y su objetivo fundamental es el logro de una mejor vinculación investigación-industria-sociedad, que debe entenderse como una relación de mercado. Esto implica comprender que este se rige fundamentalmente por leyes de oferta y demanda.
El desarrollo de un producto (en nuestro proyecto el bioaceite) se muestra la investigación para un posterior desarrollo industrial y el producto solo será accesible a la sociedad sí llenó los requisitos para ser sostenible tanto en su producción como al consumirlo. Esta razón nos lleva entonces al Análisis Ciclo de Vida (ACV)