IV SIMPOSIO DE QUÍMICA APLICADA LOS BIOCOMBUSTIBLES: HACIA EL DESARROLLO SOSTENIBLE Armenia, Septiembre 9 al 12 del 2009.

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Transcripción:

IV SIMPOSIO DE QUÍMICA APLICADA LOS BIOCOMBUSTIBLES: HACIA EL DESARROLLO SOSTENIBLE Armenia, Septiembre 9 al 12 del 2009. PRODUCCIÓN DE BIOCOMBUSTIBLES A PARTIR DE LOS SUBPRODUCTOS DEL CAFÉ. Nelson Rodríguez Valencia Investigador Científico I. Cenicafé. Doctor en Ingeniería Hidráulica y Medio Ambiente. UPV. España En el proceso del café se estima que menos del 5% de la biomasa generada se aprovecha en la elaboración de la bebida, el resto queda en forma residual representado en materiales lignocelulósicos como las hojas, ramas y tallos (generados en el proceso de renovación de los cafetales), los frutos verdes que se caen durante la recolección o que se retiran de la masa de café recolectado y que pueden representar entre el 5 y el 10% de la misma (Oliveros, 2009), la pulpa o exocarpio del fruto que representa aproximadamente el 44% del fruto fresco (Rodríguez, 2007) y la borra o ripio que se genera en las fábricas de producción de café soluble y cuando se prepara la bebida a partir del grano torrefactado y molido, representando cerca del 10% del peso del fruto fresco (Calle, 1977) y con un contenido de aceite entre el 10% y el 15% en base seca (Calle, 1960). Adicionalmente el exocarpio o pulpa tiene un contenido de azúcares reductores cercano al 17% en base seca (Rodríguez, 1999) y durante el proceso de beneficio del fruto se genera el mesocarpio o mucílago, rico en azúcares reductores (aproximadamente el 64% en peso seco) (Rodríguez, 1999), el cual representa cerca del 15% del peso del fruto fresco (Rodríguez 2007). En la Tabla 1 se condensa el peso de cada uno de los residuos generados durante cada una de las etapas del proceso de beneficio e industrialización del café y en la Figura 1 se ilustra el proceso. Proceso Residuo obtenido Pérdida (en gramos) Despulpado Pulpa fresca 436 Desmucilaginado Mucílago 149 Secado Agua 171 Trilla Pergamino Película plateada 42 Torrefacción Volátiles 22 Preparación bebida Borra 104 Pérdida acumulada 924 Tabla 1. Residuos obtenidos en el proceso de beneficio e industrialización de 1 kg de café cereza en Colombia. Fuente: Adaptado de Calle (1977). En la actualidad, el beneficio ecológico, las centrales de beneficio, las altas producciones de café/ha, aunado a una legislación ambiental más exigente, al alto costo de los combustibles y fertilizantes químicos, favorecen el aprovechamiento de los subproductos para la obtención de productos con valor agregado. Uno de los aprovechamientos de la biomasa que se ha explorado en Cenicafé desde 1950 es la utilización de los subproductos del café como combustible directo (tallos de café, cascarilla, pulpa) o para la producción de biogás, mediante la fermentación metánica (a partir de pulpa y

mucílago), o su transformación en BTL (Alcoholes y Aceites) a partir de la pulpa, el mucílago y la borra (ripio que queda en la producción del café soluble o cuando se prepara la bebida a partir de café molido). Figura 1. Subproductos en el proceso del café. Fuente: Rodríguez (2007). La necesidad actual de los diferentes países de aumentar su matriz energética, ha impulsado el desarrollo de los biocombustibles y dada la polémica que se ha generado por la utilización de materias primas que se utilizan para alimentación humana y animal (como el caso de la caña de azúcar, los cereales y el aceite de palma) y por el balance energético del proceso productivo que, en algunos casos, es negativo, ahora se está propiciando la investigación en la generación de biocombustibles de segunda generación (aquellos provenientes de biomasa residual o de especies vegetales que no se utilizan para la alimentación humana o animal). A continuación de presenta un resumen de las diferentes investigaciones que se han realizado en Cenicafé y en otros países del mundo para obtener energía a partir de la biomasa residual del café. 1. Pulpa de café. La pulpa de café (Figura 2) es el primer producto que se obtiene en el método usado para el procesamiento del fruto de café y representa, en base húmeda, alrededor del 43,58% del peso del fruto fresco (Montilla, 2006).

Figura 2. Despulpadora y pulpa obtenida del beneficio del fruto. Fuente: Archivo fotográfico Cenicafé. Su producción media es de 2,25 toneladas frescas/ha-año (Rodríguez, 2007). Por cada millón de sacos de 60 kg de café almendra que Colombia exporta, se generan 162900 toneladas de pulpa fresca, la cual si no se utiliza adecuadamente produciría una contaminación equivalente a la generada durante un año, en excretas y orina, por una población de 868736 habitantes (Rodríguez, 2009). Las investigaciones relacionadas con su utilización como combustible fueron realizadas, en su mayoría, por investigadores centroamericanos. Porres et al., 1987, reportan un poder calorífico de 15,88 KJ/kg de pulpa seca (Tabla 2) y un consumo en el secado mecánico de la misma de 36,92 KJ, para un balance energético negativo en el proceso, ya que por cada unidad de energía aplicada sólo se generaron 0,43 unidades en el producto. En Cenicafé, en los estudios iniciados por Calle en 1974 y continuados por Arcila, relacionados con la producción de biogás a partir de la pulpa de café, se reportan rendimientos de 25 litros de biogás/kg de pulpa fresca alimentada a los digestores (Arcila, 1979). De acuerdo con Sasse, 1984, el poder calorífico del biogás es de 21,456 KJ/litro, obteniéndose un valor, para la pulpa fresca, de 0,54 MJ/kg. Calle, en Cenicafé, 1977, estudió las condiciones para la obtención de alcohol a partir de la pulpa y el mucílago de café, encontrando que de 100 Kg de café cereza se pueden obtener un 6% de melaza, por extracción y concentración del jugo de la pulpa y del mucílago, con un contenido del 35% de azúcares totales y 6,19% de cenizas y por fermentación alcohólica obtener, en promedio, 1,2 litros de alcohol etílico de 85, equivalentes a obtener 500 litros de etanol/1000@ de cps. Cabrera et al., 1987, en Guatemala, reportan que se pueden obtener entre 2 a 2,5 gramos de etanol en 48 horas, cuando la fermentación se realiza a 28 C, a partir de 200 gramos de cerezas frescas, lo que equivaldría a tener 750 gramos de etanol por cada 1000 @ de cps, equivalente a 950 litros/1000@ de cps, casi 2 veces los rendimientos reportados por Calle. Igualmente reportan mejorías en los rendimientos del proceso en un 20%, en 48 horas, cuando realizaron un pretratamiento con una bacteria pectinolítica como Erwinia herbicola en asocio con la levadura Saccharomyces cerevisae. Rodríguez, 2007, en estudios de fermentación alcohólica, realizados en Cenicafé, encontró un valor promedio de 25,17 ml de etanol provenientes de la fermentación de 1 kg de pulpa fresca. Sánchez, 2003, reporta un valor de capacidad calorífica del etanol de 21,377 MJ/litro. Por lo tanto se alcanzó un valor de 0,54 MJ/kg de pulpa fresca, idéntico al alcanzado en forma de biogás.

2. Mucílago de café. El mucílago de café (Figura 3) se genera en la etapa del desmucilaginado y representa, en base húmeda, alrededor del 14,85% del peso del fruto fresco (Montilla, 2006). En términos de volumen, por cada kg de café cereza se producen 91 ml de mucílago puro (Zambrano e Isaza, 1994). Su producción media es de 768 kg frescos/ha-año (Rodríguez, 2007). Por cada millón de sacos de 60 kg de café almendra que Colombia exporta, se generan aproximadamente 55500 toneladas de mucílago fresco, el cual si no se utiliza adecuadamente produciría una contaminación equivalente a la generada durante un año, en excretas y orina, por una población de 310000 habitantes (Rodríguez, 2009). Figura 3. Desmucilaginador y mucílago obtenido del beneficio del fruto. Fuente: Archivo fotográfico Cenicafé. Zambrano e Isaza, 1994, reportan que se obtienen 91 ml de mucílago/kg de café cereza sin seleccionar, en los cuales están contenidos 23,81 g de DQO. Al hacer las conversiones respectivas teniendo en cuenta la información generada por Montilla, 2006, que reporta que el mucílago fresco representa el 14,85% del peso del fruto, se obtienen 160,52 g de DQO/kg de mucílago fresco. Zambrano, 1994, reporta que por cada kg de DQO aplicado al proceso de digestión anaerobia se generan 228 litros de metano (a partir de 160,52 g DQO se obtienen 36,60 litros de metano), el cual tiene un poder calorífico de 35,784 KJ/l (Sasse, 1984), generando 1,31 MJ/kg de mucílago fresco. Rodríguez, 2007, en estudios de fermentación alcohólica, realizados en Cenicafé, encontró un valor promedio de 58,37 ml de etanol a partir de 1 kg de mucílago fresco (Rodríguez, 2007), equivalente a 1,25MJ/kg de mucílago, valor muy cercano al alcanzado en forma de biogás. 3. Cisco y Tallos de café. Considerando los programas de renovación de cafetales, promovidos por la Federación Nacional de cafeteros, y la cantidad de tallos de café generados en ésta práctica (Farfán, 1994), se puede estimar una producción media de 0,6 kg de tallos de café/kg de café cereza procesado (Rodríguez, 2007), con una capacidad calórica media de 19,75MJ/kg (Roa, 2003).

Los tallos de café, provenientes de la zoca, son utilizados por los productores para la cocción de alimentos y el secado del grano, contribuyendo a la conservación del bosque nativo, lo cual tiene una influencia directa en beneficio del ciclo hidrológico y en la regulación del calentamiento global. Otro subproducto generado en la zona y con excelentes propiedades combustibles es el endocarpio del fruto constituido por la cascarilla (cisco) y la película plateada, que representan, en peso el 4,2% del fruto fresco (Montilla, 2006) y con una capacidad calórica de 17,90 MJ/kg (Roa, 2003). Oliveros, 2007, reporta para el secado mecánico del café utilizando cascarilla o tallos de café como combustible y eficiencias del 50% en los intercambiadores de calor (con superficie aletada) un consumo de 5 kg de combustible/arroba de café pergamino seco. Tabla 2. Capacidad calórica de los principales subproductos del cultivo de café Subproducto Poder calorífico Producción/ ha-año Referencia 15,88 MJ/kg pulpa seca. Combustible sólido. (Pulpa seca). Porres et al., 1987. Pulpa 0,54 MJ/kg pulpa fresca. Combustible gaseoso (Biogás). 2258 kg Adaptado de Arcila, 1979. 0,54 MJ/kg pulpa fresca. Combustible líquido. (Etanol). Rodríguez, 2007. 1,31 MJ/kg mucílago fresco. Adaptado de Zambrano, Combustible gaseoso (Biogás). 1994. Mucílago 768 kg 1,25 MJ/kg mucílago fresco. Rodríguez, 2007. Combustible líquido. (Etanol). Cisco 17,90MJ/Kg. Combustible sólido. 227 kg Roa, 2003. Borra 29,01 MJ/Kg borra seca. Combustible sólido. Federacafé, 1997 Ripios 15,60 MJ/kg. Combustible sólido. Tallos 19,75 MJ/kg tallo seco. Combustible sólido. 3200 kg Roa, 2003 Para los cálculos de producción por hectárea se tomaron los valores registrados en la página Web de la Federación Nacional de Cafeteros de Colombia (Federacafé, 2009) y los factores de conversión reportados por Montilla, 2006 para café variedad colombia sin selección (6,23 kg cc/kg cv; 4,89 kg cc/kg cps; 0,4358 kg de pulpa fresca/kg cc y 0,1485 kg de mucílago fresco/kg cc), obteniéndose, una producción media de café cereza de 5175 kg/ha, equivalente a 1058 kg de cps/ha. 4. Energía disponible/ha a partir de los subproductos generados en la finca. De acuerdo con los datos condensados en la Tabla 2, la energía disponible por los subproductos generados en la finca como biogás o madera es de 0,54 MJ/kg pulpa * 2258 kg pulpa + 1,31 MJ/kg de mucílago * 768 kg de mucílago + 17,90 MJ/kg de cisco * 227 kg cisco + :19,75 MJ/kg tallo * 3200 kg tallo = 69489 MJ.

La energía disponible en los subproductos del café en forma sólida o gaseosa /ha = 69489 MJ, que es equivalente a la contenida en 573 galones de gasolina. Energía que por provenir del campo es renovable y tiene un gran valor económico en la actualidad, dada la inestabilidad de los precios de los combustibles provenientes de fuentes fósiles. 5. Borra de café. La borra de café es el residuo principal que se genera en las fábricas de café soluble y corresponde a la fracción insoluble del grano torrefactado. Representa cerca del 10% del peso del fruto fresco. Agudelo, 2002, reporta la obtención de una solución alcohólica con una concentración media de etanol del 10% v/v, a partir de borra de café, mediante procesos de sacarificación y fermentación simultánea, a partir del subproducto deslignificado. Estudios a escala de laboratorio permitieron determinar, a partir de muestras de borra de 6g, que por cada 56,98 g de celulosa se pueden obtener hasta 27,85 g de Etanol, siendo el contenido de celulosa en la borra es del 33,62%, lo que nos permite calcular que por 1 kg de borra seca se pueden obtener hasta 164 g de etanol. Teniendo en cuenta la densidad del etanol 791,5 g/l, podemos concluir que se pueden obtener 207 ml de Etanol por cada kg de borra seca, equivalente a 4,42 MJ/Kg En lo relacionado con la producción de aceites, Calle, reporta la obtención de un 9% de sustancias grasas a partir de la pulpa de café seca y establece que el mucílago y el pergamino no contienen lípidos: De igual manera, reporta contenidos entre el 4% y el 17% de aceite en almendras de diferentes variedades (Calle, 1977). Los rendimientos de extracción de aceites utilizando bencina de petróleo sobre café con diferentes tiempos de torrefacción arrojaron unos valores en el rango de 27 a 37 gramos/250g de café tostado, equivalente al 10-15%. Para el caso del aceite extraído de la borra de café los rendimientos promedio fueron del 10%, comprobándose que muy poco aceite pasa a la bebida y que éste puede recuperarse casi completamente de la borra (Calle, 1960). De igual manera, el mismo autor, reporta que de café de calidad inferior se lograron obtener entre 70 a 150 Kg de aceite/tonelada, el cual presentó un color oscuro (Calle, 1977). En Brasil, Pereira et al., 2000, realizaron un estudio para obtener aceites a partir de la borra de café, utilizando extracción con alcohol etílico como solvente, alcanzando unos rendimientos en el proceso del 82%, con una relación etanol: borra de 7:1 y una temperatura de 75 C, equivalentes a 25,6 kg de aceite/100 kg de borra seca. Si se considera una conversión a Biodiésel del 75% (de acuerdo con los resultados de Oliveira et al., 2003), se tendrían 19,2 kg de biodiésel (que con una capacidad calórica aproximada de 37,5 MJ/Kg), daría un rendimiento de 7,2 MJ/Kg de borra seca.

6. Café deteriorado. Oliveira et al., 2003, reportan que de cada 100 Kg de café defectuosos es posible obtener 12 Kg de aceite, de los cuales se obtienen 9 Kg de biodiésel. El aceite se extrajo con éter de petróleo antes de ser sometido a las reacciones de transesterificación. Considerando el poder calorífico del Biodiésel de 37,5 MJ/Kg se tendrá un rendimiento de 3,4 MJ/Kg de café deteriorado. 7. Balance energético de la producción de etanol a partir de la pulpa y el mucílago de café. En la Tabla 3 se condensan los resultados obtenidos del balance energético realizado al proceso de producción de etanol a partir de diferentes productos agrícolas, adaptado de la literatura y el obtenido del proceso productivo de etanol a partir de la pulpa y el mucílago de café. Puesto que el etanol se produce con fines energéticos, los investigadores aceptan que es el balance de energía del proceso total el que determinará su viabilidad económica. Se busca que la energía generada por el producto sea mayor que la energía utilizada en su fabricación, sobre todo cuando ésta última es energía fósil, dado que es la que se busca reemplazar. El balance energético es positivo cuando la relación energía de salida (la generada por el producto)/energía de entrada (la necesaria para obtener el producto) es mayor a 1. Para el caso del etanol, la etapa de recuperación del producto (la destilación), es la que exige mayor energía de todo el proceso, tal como se condensa en la columna de la Tabla 2 energía gastada en la parte industrial. Por ello, las mejoras en el proceso de destilación tendrán mayor influencia en el éxito del proceso total que las mejoras en la propia fermentación. Existen diferencias en la eficiencia energética alcanzada entre los distintos cultivos y mucha polémica en los balances energéticos realizados por los autores, dado que no hay uniformidad en los parámetros que incluyen en la realización del mismo. Para el caso del etanol de maíz, hay estudios que reportan eficiencias negativas entre 0,245 y 0.310 (Tabla 3), en contraste con otros que reportan valores en el rango entre 1,1 y 1, 38. Bourne, 2007, reporta balances energéticos con una relación de 1,3 para el maíz y de 8 para la caña de azúcar, en su artículo en la revista National Geographic de octubre del 2007. No obstante en la Tabla 3, para la caña de azúcar se condensan estudios en donde el balance energético es de 1,25 cuando no se utilizan los residuos del proceso en la generación de energía y de 2,42 cuando si se utilizan. Smuskiewicz, 2007, en The 2007 World Book, reporta un balance energético con una relación de 1,35 para el maíz. Para el etanol obtenido de los granos de trigo y cebada el balance es negativo, para el sorgo varía entre 1,11 y 1,89, dependiendo si se utilizan los subproductos del proceso y para los tubérculos como la papa y yuca está muy cercano al punto de equilibrio energético.

Cultivo Caña de azúcar (12,5 l) Tabla 3. Balance Energético del bioetanol obtenido de diferentes cultivos Energía MJ Egenerada/ Rendto Gastada Producida Econsumida Etanol Referencia Balance Sin Con l/ton Agrícola Industrial Etanol Residuo Res Res 66 4,858 12,695 22,008 20,544 25,058 1,25 2,42 Yuca 174 4,267 14,731 22,008 0,000 3,010 1,16 1,16 Sorgo 83 6,498 13,366 22,008 15,480 17,625 1,11 1,89 Trigo- Cebada 350 13,337 12,099 21,377 0,000-4,059 0,84 Sorgo 80 3,690 12,099 21,377 0,000 5,588 1,35 Papa 100 11,420 12,099 21,377 0,000-2,142 0,91 Maíz 314 23,400 0,000 Mucílago 550ml/min (25 litros) Mucílago sin agua (17 litros) Jugo de pulpa (21 litros) Pulpa café (40 litros) (30 kg) Subproductos del café 0,245-0,310 1,13-1,34 40 0,879 25,390 21,377 10,735 V 5,843 0,81 1,22 58 1,700 (20%+) 17,509 21,377 10,735 V 12,903 1,11 1,67 47 5,802 21,328 21,377 17,297 V 11,544 0,79 1,43 25 5,802 40,624 21,377 21,113 V 16,200 P V: Energía adicional proveniente de la metanización de las vinazas. P: Energía adicional proveniente de la metanización de la pulpa prensada. -3,936 12,264 0,46 0,92 1,26 Adaptado de Carrillo, 2004 Adaptado de Miliarum, 2007 Adaptado de Honty and Gudynas, 2007 Para el caso de los subproductos del café, el balance energético estimado es negativo para el mucílago obtenido utilizando agua en el desmucilaginador (550 ml de agua/min), dado que el volumen a destilar para obtener 1 litro de etanol es mayor. Sin embargo si las vinazas se utilizan para la producción de metano, el balance energético se vuelve positivo, pasando de 0,81 a 1,22. Si el mucílago se obtiene sin agua el balance energético es positivo aún sin la utilización del metano proveniente de las vinazas (1,11) y con ésta energía se llega a una relación de 1,67. En el balance energético se tuvo en cuenta la energía gastada en el proceso de beneficio y para el caso del mucílago obtenido sin agua se incrementó en un 20% el gasto energético previendo que el consumo del desmucilaginador puede ser mayor. Si esta energía no se tiene en cuenta, los balances energéticos serían ligeramente mayores. Para la pulpa y los jugos de la misma se tuvo en cuenta la energía gastada en el proceso de beneficio y de prensado. Para los jugos el balance energético es positivo si se tiene en cuenta la energía generada en la metanización de las vinazas.

La pulpa de café presenta el balance energético más desfavorable, de 0,46, el cual es muy similar al encontrado en el secado de la misma (0,43). Si al proceso se le adiciona la energía proveniente de la metanización de las vinazas, alcanza el valor de 0,92 y la energía proveniente de la metanización de la pulpa residual del proceso de fermentación alcohólica se llega a un balance energético positivo, de 1,26. Con los datos condensados en las Tablas 2 y 3 se calcula la cantidad de etanol generado por ha de café: 58,37 l/ton mucílago* 0,768 ton mucílago + 25,17 l/ton pulpa * 2,258 ton pulpa = 102 litros. De la pulpa y el mucílago generados por ha de café se pueden obtener 102 litros de etanol que generan 2180 MJ de energía equivalente a la contenida en 18 galones de gasolina. Necesidades energéticas/ha: Para obtener el etanol del mucílago se requieren 861,1 MJ y de la pulpa 2638,6 MJ, para un total de 3500 MJ. La energía potencial de los tallos de café generados/ha, siguiendo las recomendaciones de renovación de cafetales (1/5 del área), sería de 63200 MJ, los cuales presentan en la combustión directa una eficiencia calórica en el proceso entre el 12,36% (Martínez y Álvarez, 2006) y el 50% (Oliveros, 2007), resultando, en el caso más desfavorable (12,36%) en 7800 MJ, más del doble de la energía necesaria en el proceso industrial de producción de etanol a partir de los subproductos del café. La energía proveniente de los tallos de café generados en el proceso de zoqueo/ha es suficiente para abastecer las necesidades energéticas del proceso de producción de etanol a partir de la pulpa y el mucílago generados en esa misma área.

LITERATURA CITADA 1. AGUDELO A., R.A. Obtención de etanol a partir de la borra de café. Manizales (Colombia), Universidad Nacional de Colombia. Facultad de Ingeniería y Arquitectura, 2002. 120 p. 56 Refs. Esp. (Tesis: Ingeniero Químico). 2. ARCILA O., F. Producción de Biogás a base de pulpa de café. In: REUNION Internacional sobre la utilización integral de los subproductos de café, 2. Guatemala, Diciembre 3-5. 1979. Chinchiná (Colombia), CENICAFE, 1979. 17 p. Esp. 3. BOURNE, J. K. Green Dreams. National Geographic. October. 2007. pp 38-59. 2007. 4. CABRERA, S. DE; CALZADA, J.F.; GIL, L.A.; ARRIOLA, M.C. DE. Etanol de cerezas y mucílago de café. In: SIMPOSIO Internacional sobre la Utilización Integral de los Subproductos del Café, 3. Guatemala, Febrero 16-18, 1987. Guatemala, ICAITI-ANACAFE-PNUMA, 1987. p. 129-137.17 Refs. Esp. 5. CALLE V., H. Subproductos del café. Chinchiná (Colombia). Cenicafé. 1977. 84 p. (Boletín Técnico N 6). 6. CALLE, H. Cómo producir gas combustible con pulpa de café. Chinchiná, Cenicafé, 1974. 12 p. (Boletín Técnico Cenicafé N 3). 7. CALLE V., H. Aceites del café. Cenicafé (Colombia) 11(9):251-258. 1960. 8. CARRILLO, L. Energía de Biomasa. Jujuy, 2004. 82 p. ISBN 987-43-8679-7. 9. FARFÁN V., F. El zoqueo del café conserva el bosque nativo. Avances Técnicos Cenicafé N 209: 1-4.1994. 10. FEDERACIÓN NACIONAL DE CAFETEROS DE COLOMBIA. Principales indicadores de la caficultura colombiana. On line. Internet. Disponible en http://www.cafedecolombia.com. Fecha de consulta Agosto del 2009. 11. FEDERACIÓN NACIONAL DE CAFETEROS DE COLOMBIA. Fábrica de Café Liofilizado. Composición química de la borra de café. Chinchiná. Septiembre de 1997. Fax D- 372. 2 p. 12. HONTY, G.; GUDYNAS, E. Agrocombustibles y Desarrollo Sostenible en América Latina y El Caribe. PROBIOMA. Santa Cruz, Bolivia. 2007. 31 P. 13. MARTÍNEZ T., D. G.; ÁLVAREZ H., J. R. Aprovechamiento de la energía calórica de estufas campesinas para el secado del café en fincas. Cenicafé 57 (2): 88-99. 2006. 14. MILIARIUM. Cultivos para implementar en España. On line Internet. Disponible en http://www.miliarium.com/monografias/biocombustibles/cultivos_energeticos/cultivos. Fecha de consulta Noviembre 2007.

15. MONTILLA P., J. Caracterización de algunas propiedades físicas y factores de conversión del café.: Manizales (Colombia), Universidad de Caldas. Facultad de Ciencias Agropecuarias, 2006. 107 p. 84 Refs. Esp. 16. OLIVEIRA, L.S. DE; FRANCA, A.S.; CAMARGOS, R.R. DA S.; BARROS JR., M.C. DE. Avaliacao preliminar da viabilidade de producao de biodiesel a partir de graos defeituosos de café. Revista Brasileira de Armazenamento (Brasil) No. 7:74-77. 2003.10 Refs. Port 17. OLIVEROS T., C. E. Determinación de la cantidad de frutos verdes caídos y recolectados durante la cosecha de café. Cenicafé. Disciplina Ingeniería Agrícola. 2009. (Comunicación personal). 18. OLIVEROS T., C. E. Secado de café con empleo de energía solar y en silo Cenicafé. Disciplina Ingeniería Agrícola. 5p. 2007. 19. PEREIRA F., S.; LOBO M., P.; CELI A., R. Extração do óleo da borra de café solúvel com etanol comercial. Consórcio Brasileiro de Pesquisa e Desenvolvimento do Café. In: Simpósio de Pesquisa dos Cafés do Brasil. Anais. Poços de Caldas/MG. 2000. p.740 743 p. 20. PORRES, C.; CALZADA, J.F.; ROLZ, C. Combustión de la pulpa de café. In: SIMPOSIO Internacional sobre la Utilización Integral de los Subproductos del Café, 3. Guatemala, Febrero 16-18, 1987. Guatemala, ICAITI-ANACAFE-PNUMA, 1987. p. 16-19. 17 Refs. Esp. 21. ROA, M., G. Potencialidad del café y sus residuos rurales como cultivo energético, en Colombia. Cenicafé. Disciplina Ingeniería Agrícola. 2p. 2003. 22. RODRÍGUEZ V., N. Estudio de un biosistema integrado para el postratamiento de las aguas residuales del café utilizando macrófitas acuáticas. Valencia (España), Universidad Politécnica de Valencia. Departamento de Ingeniería hidráulica y Medio ambiente, 2009. 508 p. Esp. (Tesis: Doctor) (Tesis dirigida por Miguel Rodilla Alamá). 23. RODRIGUEZ, N. Informe anual de actividades 2006-2007. Chinchiná (Colombia), Cenicafé. Disciplina de Calidad y Manejo Ambiental, 2007. (Mecanografiado). 78p. 24. SÁNCHEZ, M. S. Energías Renovables: Conceptos y Aplicaciones..WWF. Fundación Natura. Quito. Ecuador. 2003. 153 p. 25. SASSE, L. La planta biogás. Bosquejo y detalle de plantas sencillas. Braunschwlig, Fredr. Vieweg & Sohn, 1984. 26. SMUSKIEWICZ, A. J. The promise of Ethanol. In: The 2007 World Book. Year Book. World Book, In. Chicago. pp 178-189. 2007 27. ZAMBRANO F., D. A. Estudios de planta piloto para el tratamiento anaeróbico de las aguas residuales del proceso de beneficio húmedo del café. Centro nacional de Investigaciones de café, Chinchiná, CENICAFÉ, 1994. (Proyecto QIN-02-00). 28. ZAMBRANO F., D. A; ISAZA H., J. D. Lavado del café en los tanques de fermentación. Revista Cenicafé (Colombia) 45(3):106-118. 1994.