PRODUCCIÓN DE ETANOL A PARTIR DE LOS SUBPRODUCTOS DEL CAFÉ. Nelson Rodríguez Valencia Investigador Científico I.

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Eva Vidal Morales
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1 PRODUCCIÓN DE ETANOL A PARTIR DE LOS SUBPRODUCTOS DEL CAFÉ. Nelson Rodríguez Valencia Investigador Científico I.

2 BALANCE DE MATERIA EN EL PROCESO DE BENEFICIO E INDUSTRIALIZACION DEL CAFÉ 1 Kg de café cereza 436 g de pulpa 42 g de cascarilla 149 g de mucílago 58 g bebida 104 g de borra 171 g de agua (Secado) 600 g de tallos Fuente: Rodríguez, 2007 Fuente: Rodríguez, 2007

g de cascarilla 149 g de mucílago 58 g bebida 104 g de borra 171

PULPA DE CAFÉ PULPA DE CAFÉ Producción: 2,3 Toneladas/ha-año Área en café: 874000 ha

3 PULPA DE CAFÉ PULPA DE CAFÉ Producción: 2,3 Toneladas/ha-año Área en café: ha Fuente: Elías, 1978 Fuente: Elías, 1978 Fuente: Rodríguez, 2007 Fuente: Rodríguez, 2007

4 MUCÍLAGO DE CAFÉ Producción: 768 kg ó 432 litros/ha-año Fuente: Braham y Col., 1978 Fuente: Rodríguez, 2007

5 Principales subproductos del café Pulpa Mucílago 2,25 Ton/ha-año (Ceq = hab-año/millón sacos) 0,77 Ton/ha-año (Ceq = hab-año/millón sacos) Hongos comestibles y medicinales Ensilaje Alimentación animal Rend.: >50% Rend.: 50 al 75% Rend.: 7 al 13% > 5 años 2 L/animal-d. Lombricultura Pectinas Alcohol Rend.: 35% Rend.: 174 g(bm)/10kg pulpa Rend.: 82 g(am)/10kg mucílago Fuente: Rodríguez, 2007

Alimentación animal Rend.: >50% Rend.: 50 al 75% Rend.: 7 al 13% > 5 años 2 L/animal-d.

6 ANTECEDENTES

7 GENERALIDADES ANTECEDENTES FUENTES DE ALCOHOL CARBURANTE

8 OBJETIVO PRODUCCIÓN DE ALCOHOL CARBURANTE A PARTIR DE SUBPRODUCTOS DEL CAFÉ OBJETIVO ESPECÍFICO. Evaluar la factibilidad técnica y económica del proceso de producción de alcohol carburante a partir de la pulpa y el mucílago de café.

Evaluar la factibilidad técnica y económica del proceso

9 METODOLOGÍA DIAGRAMA DE FLUJO 150 kg Becolsub ml/min Café cereza Despulpado Desmucilaginado Pulpa Prensado 25KN Pulpa prensada Jugos Mucílago Vigreux, Rashing Rectificación Deshidratación Tamices moleculares 4 A Simple Destilación Alcohol Vinazas deshidratado 16 tratamientos Sin hidrólisis 6 réplicas/tto Hidrólisis Ácida Hidrólisis Alcalina Hidrólisis Enzimática Fermentación Levadura L1 Levadura L2 Levadura L3 Sin levadura T=30 C ph 5,0

A Simple Destilación Alcohol Vinazas deshidratado 16 tratamientos Sin hidrólisis 6 réplicas/tto Hidrólisis

10 METODOLOGÍA OBTENCIÓN DE LOS SUBPRODUCTOS Café cereza. Becolsub 300. Mucílago. Caracterización del Mucílago.

11 METODOLOGÍA OBTENCIÓN DE LOS SUBPRODUCTOS Pulpa fresca. Prensado. Pulpa prensada. Jugos de pulpa.

12 METODOLOGÍA HIDRÓLISIS DEL MUCÍLAGO Hidrólisis alcalina NaOH (0,25% p/v). Na 2 SO 3 (0,75% p/v) Temp. = 95 C (1 hora) Hidrólisis ácida H 2 SO 4 (0,2 mol/l). Na 2 SO 3 (1,5% p/v) Temp. = 121 C (20 ) Hidrólisis enzimática Enzima pectinolítica 1 ml/l. Temp. = 75 C (1 hora)

13 METODOLOGÍA INOCULACIÓN Aclimatación levaduras: 15 min, 30 C. Inoculación 2,5% p/v (Levadura prensada) y 1% (Levadura seca). Homogenización inóculo-sustrato.

14 METODOLOGÍA FERMENTACIÓN ph fermentación = 4,5-5,5. Temp. Fermentación = 29-31ºC. Tiempo fermentación = 15 horas.

15 METODOLOGÍA DESTILACIÓN SIMPLE

16 METODOLOGÍA RECTIFICACIÓN Columna Vigreux, D = 40 mm, L = 50 cm. Recuperación de alcohol 89,06% Columna Rashing Recuperación de alcohol 96,85%

17 METODOLOGÍA DESHIDRATACIÓN Tamices moleculares 4A. Molécula agua 2,8A, Molécula etanol 4,4A.

18 RESULTADOS CARACTERÍSTICAS DE LAS MATERIAS PRIMAS

19 RESULTADOS RENDIMIENTOS ALCOHOL DE MUCÍLAGO

20 RESULTADOS CARACTERIZACIÓN ALCOHOL DE MUCÍLAGO

21 RESULTADOS RENDIMIENTOS ALCOHOL DE PULPA

22 RESULTADOS CARACTERIZACIÓN ALCOHOL DE PULPA

23 RESULTADOS RENDIMIENTOS ALCOHOL SUBPRODUCTOS DEL CAFÉ 98,19 97,34

24 RESULTADOS RENDIMIENTOS ALCOHOL SUBPRODUCTOS DEL CAFÉ 1,97 litros etanol/100 kg de café cereza 102 litros etanol/ha-año

25 RESULTADOS MANEJO AMBIENTAL SUBPRODUCTOS DEL PROCESO Pulpa residual Vinazas Digestión anaerobia 25 litros biogás/kg (Fuente: Arcila, 1979). 313 litros biogás/kg DQOap (Fuente: Zambrano, 1994). Cultivo Pleurotus spp. EB>50%. PTAR Vinazas. ILC (Fuente: Zambrano, 2004).

26 RESULTADOS PRODUCCIÓN ETANOL A PARTIR DE CAÑA DE AZÚCAR 1 litro Etanol Miel virgen (2,5 kg) Brix = 70 Brix = 17 12,5 litros Tf = C phf = 4,8 tmf = 8 horas 8 GL Alcohol V = 11,5 l DQO = ppm PRODUCCIÓN ETANOL A PARTIR DE SUBPRODUCTOS DE CAFÉ Tf = C Brix = 9,7 V = 11 litros phf = 5,0 1 litro Etanol DQO = ppm 25 litros Mucílago V = 13 litros DQO = ppm Brix =12,9 Café cereza Jugo pulpa Pulpa 21 litros Brix =2,2 40 kg tmf = 15 horas 3-5 GL Alcohol V = 20 litros DQO = ppm

27 RESULTADOS PODER CALORÍFICO DE LOS SUBPRODUCTOS DEL CAFÉ

28 RESULTADOS BALANCE ENERGÉTICO EN LA PRODUCCIÓN DE BIOETANOL A PARTIR DE LOS SUBPRODUCTOS DEL CAFÉ

29 CONSIDERACIONES FINALES DESTILERÍA CON SUBPRODUCTOS DEL CAFÉ litros etanol/día Villamaría (2303,3 ha) Manizales (9847,6 ha) Neira (4087,7 ha) Anserma (6893,7 ha) Risaralda y San José (6650,8 ha) Belálcazar (3965,7 ha) Viterbo (969,6 ha) Palestina (4966,9 ha) 30 km 30 km Distancia calculada utilizando la aplicación de Google Earth (vista aérea). Santa Rosa (7397,2 ha) Dosquebradas (2879,8 ha) Pereira (12035,3 ha) Chinchiná (5786,3 ha) Plátano (100 litros ETOH/ton)?? Caña panelera (50 litros ETOH/ton)?? ton pulpa ton mucílago Promedio Nacional cps/ha (Federacafé, 2007) Promedio Caldas 96,7@cps/ha (Duque y Bustamante, 2002)

30 CONSIDERACIONES FINALES CONSIDERACIONES Se pueden obtener 58,37 litros de etanol/tonelada de mucílago puro y 25,28 litros de etanol/tonelada de pulpa de café fresca. De la pulpa y el mucílago generados/ha se pueden obtener 102 litros de etanol (2180 MJ) equivalente a 18 galones de gasolina. La energía proveniente de la combustión de los tallos de café generados en el proceso de zoqueo/ha es suficiente para suplir las necesidades energéticas del proceso de producción de etanol a partir de la pulpa y el mucílago producidos/ha. De los subproductos generados por cada millón de sacos de café verde exportado, se podrían obtener alrededor de 2 millones de galones de etanol.

31 CONSIDERACIONES FINALES MIEL DE CAFÉ La miel de café, investigada por Valencia y Calle, en Cenicafé, 1968, sería una estrategia apropiada para la preservación de los azúcares de la pulpa y el mucílago del café para ser utilizados en la obtención de alcohol. Concentración de los jugos de la pulpa y el mucílago.

32 CONSIDERACIONES FINALES MIEL DE CAFÉ 6% melaza (35% azúcares totales)/100 Kg CC Rendimiento: 1,2 litros de alcohol 85 GL Fuente: Calle, 1977.

33 CONSIDERACIONES FINALES ETANOL A PARTIR DE MUCÍLAGO RETIRADO ENZIMÁTICAMENTE

34 CONSIDERACIONES FINALES TALLOS CAFÉ Producción: 3,2 toneladas/ha-año

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