Generación Sustentable De Electricidad Y Calor A Partir De Residuos Fermentables De La Industria Panelera

La obtención de energía a partir de residuos agroindustriales es una vía prometedora para el establecimiento de un nuevo modelo energético sustentable en Cundinamarca. En este proyecto se busca evaluar en campo un prototipo para la generación de electricidad y calor a partir de residuos fermentables de la industria panelera. El prototipo estará compuesto por cuatro etapas interconectadas: (i) producción de bioetanol a partir de fermentación de residuos agrícolas generados en el trapiche Don Pedro, ubicada en Villeta, Cundinamarca; (ii) producción de hidrógeno a partir del reformado de bioetanol; (iii) adecuación de la corriente de hidrógeno producida; y (iv) generación de energía en celdas de combustible alimentadas con hidrógeno, que se conectará a la demanda energética del trapiche Don Pedro. La construcción de este prototipo es la continuación del proyecto 123071552709: “Producción de energía eléctrica a partir de residuos líquidos de la industria panelera colombiana”, financiado por Colciencias a través de la convocatoria 715 (2015), donde se hicieron las pruebas preliminares a escala laboratorio de la tecnología. Esta tecnología no convencional, que ya tiene una solicitud de patente radicada por la Universidad de La Sabana ante la Superintendencia de Industria y Comercio (No. 16127679), tiene la ventaja de tener un ciclo cerrado de carbono, eficiencias energéticas más altas comparada con procesos tradicionales como la combustión, y permitir la captura de contaminantes generados durante el proceso. Ahora, con el fin de dar continuidad al conocimiento adquirido en la investigación hasta ahora, se busca validar la tecnología en campo, acoplando un prototipo a mayor escala para generar electricidad y calor en un trapiche. La energía producida se usará para suplir parte de la demanda energética del proceso de producción de panela, específicamente en el calentamiento de jugos y en la molienda. Actualmente, estos procesos generan impactos negativos sobre el ambiente y la salud de la población. Primero, en el calentamiento de los jugos se usan hornos alimentados con bagazo, carbón o madera, los cuales generan material particulado y liberación incontrolada de contaminantes. Segundo, los motores usados en los molinos se alimentan con diésel o gasolina, que son combustibles fósiles de baja eficiencia energética. El uso de motores eléctricos con menor impacto ambiental está limitado por la disponibilidad de redes eléctricas en las zonas de producción, que suelen quedar lejos del casco urbano, y por los continuos cortes en el suministro, que obligan a parar la producción. Así, con el uso del prototipo, se espera suplir electricidad y calor de forma continua al proceso de producción de panela, reduciendo la necesidad de usar fuentes externas y contaminantes de energía. Para validar la efectividad de la tecnología, se determinarán los beneficios energéticos, ambientales y económicos del acoplamiento del prototipo al proceso de producción. Este proyecto se integra a las políticas de desarrollo sostenible del Departamento de Cundinamarca, contribuyendo con la innovación en el sector agroindustrial, la reducción de la contaminación, la promoción de un modelo energético sostenible y el fortalecimiento de la educación. Específicamente, el Departamento de Cundinamarca ha definido dentro de sus políticas, el uso controlado de biomasa para la generación de energía como un motor prioritario para el establecimiento de un nuevo modelo energético en el departamento. Así, el proyecto se dirige al sector panelero que, si bien tiene una importante contribución en la economía del departamento, sigue siendo un sector poco tecnificado, lo que limita la diversificación de sus productos. Además, la inclusión de una tecnología limpia en el proceso contribuye a reducir la huella de carbono y mejorar los indicadores ambientales, lo que permitiría acceder a nuevos mercados. Finalmente, se busca formar personal especializado que identifique y solucione las necesidades particulares de la agroindustria local; el acercamiento entre la academia y el sector productivo; la generación de nuevo conocimiento.

Obtaining energy from agroindustrial waste is a promising way for the establishment of a new sustainable energy model in Cundinamarca. This project aim to evaluate in the field a prototype for electricity and heat generation from fermentable waste of the panela industry. The prototype will consist of four interconnected stages: (i) production of bioethanol from agricultural waste fermentation of Don Pedro sugar-mill located in Villeta, Cundinamarca; (ii) hydrogen production from bioethanol reforming; (iii) adequacy of the hydrogen stream produced; and (iv) energy production in fuel cells powered by hydrogen, which will supply partially of energy demand of the Don Pedro sugar mill. This prototype is the continuation of the project 123071552709: "Electrical energy production from liquid waste from the Colombian panela industry", funded by Colciencias through the call 715 (2015), where hydrogen tecnologogy was evaluated in lab scale. This unconventional technology, which already has a patent application filed by Universidad de La Sabana in the Superintendencia de Industria y Comercio (No. 16127679), has a closed cycle of carbon, higher energy efficiencies compared to processes such as combustion, and allow the capture of pollutants generated during the process. Now, in order to give continuity to the knowledge acquired in the previous research , the aim is to validate the technology in the field, coupling a prototype on a larger scale to generate electricity and heat in a sugar mill. The energy produced will be used to supply part of the energy demand of the panela production process, specifically in the heating of juices and grinding. Currently, these processes generate negative impacts on the environment and the health of the population. First, in the heating of the juices, ovens fed with bagasse, coal or wood are used, which generate particulate material and uncontrolled release of contaminants. Second, the engines used in the mills are powered by diesel or gasoline, which are fossil fuels with low energy efficiency. The use of electric motors with lower environmental impact is limited by the availability of electrical networks in the production areas, which are often far from the urban center, and by the continuous cuts in the supply, which force to stop production. Thus, with the use of the prototype, it is expected to supply electricity and heat continuously to the panela production process, reducing the need to use external sources and energy contaminants. To validate the effectiveness of the technology, the energy, environmental and economic benefits of the coupling of the prototype to the production process will be determined.This project is integrated into the sustainable development policies of Cundinamarca, contributing to innovation in the agro-industrial sector, reducing pollution, promoting a sustainable energy model and strengthening education. Specifically, Cundinamarca has defined within its policies, the controlled use of biomass for the generation of energy as a priority for the establishment of a new energy model in the department. Thus, the project is directed to the panelero sector, which, although it has an important contribution in the economy of the department, is still a little technified sector, which limits the diversification of its products. In addition, the inclusion of a clean technology in the process contributes to reduce the carbon footprint and improve environmental indicators, which would allow access to new markets. Finally, the aim is to train specialized personnel to identify and solve the particular needs of the local agroindustry; the rapprochement between academia and the productive sector; and the generation of new knowledge.

Celdas de Combustible; Energía Renovable No Convencional; Integración de Procesos; Prototipo en Campo; Tecnología de Hidrógeno