Sistema de producción artesanal de bioetanol

1. La Segunda
Revolución
Agrícola
john.b.loke@gmail.com

2. Tecnologías y Procesos Innovativos p
g para que
q
Empresarios Rurales Puedan Producir
Biocombustibles y Tener Acceso a Mercados
Ilimitados
Desarrollo de Microplantas de
Bioetanol en Colombia
John B. Loke, I.A., M.Sc.
Cartagena, 7 septiembre 2007
C t ti b
john.b.loke@gmail.com, cel. 312-749 0918

3. Sistema de Producción Artesanal Ajustes al Vehículo:
1. Tanque de HDPE
de Bioetanol 2. Tubería de cobre en lugar de mangueras
de caucho
3. Membrana de neopreno en bomba de
combustible
4. Filtro de combustible mas grande
5. Hacer mas pesado flotador del carburador
6. Diámetro de los chicleros mas grande
7. Inyección eléctrica de gasolina en el
carburador
b d
8. Adelantar tiempo de combustión
9. Otras bujías
10. Aumentar la relación de compresión

4. Providencia S.A.
Planteamiento del Problema
Según el Productor de
Bioetanol:
• Materia prima es costosa
• Inversión inicial de los sistemas de
producción muy alta
• Residuos causan contaminación
• Residuos no generan ingresos

5. Reto: Integrar Micro y Macro Plantas
Agroexpo 2007:
Mas de 200 solicitudes de apoyo
de empresarios, incl. agricultores
de Panamá, Honduras, Costa Rica,
Ecuador, Perú, México y Colombia

6. Micro-plantas para la Producción de
c o p a tas pa a a oducc ó
Bioetanol en Comunidades Rurales
Comunidades
Rurales
Consorcio d P d t
C i de Productores
de Biocombustibles
Fincas: 100 ha de Cultivos
Energéticos
Micro-plantas:
1.000 – 2.000 lt/día
(50% 99,5%)
(50%-99,5%)
Planta Central de
Producción Etanol
(99,5%)

7. Planteamiento del Problema: Caficultor
• Residuos (pulpa y miel) de café no generan ingresos
• El transporte de residuos de café genera un costo
• Residuos causan contaminación

8. Residuos de Café para Bioetanol
Desmucilaginador 1.800 lt etanol/día (
/ (50% p
pureza)
)
Armenia, Quindío
Tecnología de segunda generación

9. Residuos de Café para Bioetanol (cont.)
Colombia*
Indicadoras
Tecnificado Promedio
Café pergamino seco** (kg/ha por año) 3.000 1.100
Pulpa fresca mojada (kg/ha por año) 6.400 2.000
Etanol (lt/ha por año) 380 120
Ingresos caficultor (US$/ha por año) 140 43
• 60 Lt EtOH/Ton pulpa fresca mojada (Loke y
colaboradores 2006))
• Potencial de 250.000 lt/ha por día en Colombia
*Promedio nacional 2000-2004 (FEDECAFE, MADR)
**Listo para la trilla, 10-12% de humedad

10. Banano Industrial para Bioetanol
en Barreras con el Café
• 2 m x 20 m
• 50 kg/planta
• 1.313 lt EtOH/año
• Costos de producción
US$1/racimo
• Neto para caficultor
f
US$226/ha de café por año*
*50% para productor

11. Banano Industrial para Bioetanol
• 50 k / l t
kg/planta
• 67 Ton/ha por año
• 7.000 Lt EtOH/ha por año
• Costos de producción Materiales FHIA
US$1/racimo
• Neto para productor
US$1.200/ha por año*
Residuos!
Luz Adriana Meza,
Meza
Bióloga: Tesis
Laureada
*50% para productor

12. Batata para Bioetanol en la Soca del Café y la
Sombra del Plátano
• 30 Ton/ha por 4-6 meses
• 150 Lt EtOH/Ton
• 4.500 Lt EtOH/ha por 4-6 meses
• Costos US$1.250/ha por cultivo
• Neto productor US$760/ha por año* *50% para productor
pa a p od cto

13. • 25 Ton/ha por año Yuca para Bioetanol
• 154 Lt EtOH/Ton
• 3.846 Lt EtOH/ha por año
p
• Costos $2.000.000/ha por año
• Neto productor US$400/ha
por año*
12%
10%
v/v [%] EtOH
8%
6%
[
4%
2%
0%
0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200
Tiempo [Horas]
Evaluación de Rendimiento de Bioetanol de
Variedades de Yuca
*50% para productor

14. Sistema Rápido de Evaluación de Materias
Primas para Bioetanol

15. Evaluación de Rendimiento de
Bioetanol de Variedades de Yuca
Materia Rendimiento Bioetanol
Variedad Cáscara Seca (%) (Lt/Ton) (Lt/ha.año)
MTAI8 (Rayong 60) Sin 34.9 252 7.188
SM 1707-41 Sin 32.0 237 6.760
Reina (CM 6740-7) Sin 36.8 223 6.008
Negrita (CM 3306-4) Sin
Si 37.8
37 8 249 5.991
5 991
Roja (CM 4574-7) Sin 35.3 208 5.333
Reina (CM 6740 7)
6740-7) Con 37.2 195 5.270
SM 1834-20 Sin 25.7 182 4.909
Vergara (CM 6438-14) Sin 36.2 196 4.714
SM 1992-1 Sin 28.5 185 4.602
Vergara (CM 6438-14) Con 36.5 183 4.394
Roja
R j (CM 4574-7)
4574 7) Con 35.7
35 7 152 3.894
3 894

16. Proceso de Producción que
Requiere Menor Cantidad de
Energía y Equipos
g q p
Agregar al fermentado:
• Nutrientes
• Vitaminas
• Hormonas
• Enzimas
• Levadura
• Ácido
La enzima STARGENTM de Genencor permite combinar los procesos de sacarificación y fermentación

17. Cultivos Energéticos
l i é i
Rendimiento por Neto
cultivo agricultor
(Ton/ha) (Lt/ha) (US$/ha)
Yuca 25 3.846 358
Sorgo d l
S dulce 2 cortes
t 6.000
6 000 932
Batata 30 4.500 693
Banano industrial 80 8.400 1.314
Remolacha azucarera 40 4.000 364
Caña de azúcar 60 3.150 129
Maíz tradicional 3 1.200 -755
Bore* 15 2.250 n.d.
*Xanthosoma sagittifolium

18. Investigación Participativa
para Desarrollar Procesos
de Obtención de Etanol
100 lt/día

19. Descentralizar: Prototipos de
Plantas de Bioetanol
Construidas y Validadas
Cali

20. Descentralizar: Prototipos de
Plantas de Bioetanol en
Construcción y Prueba
Cereté
C té
Retos tecnológicos:
Reducir
R d i costos de equipos…
t d i
Procesar en sitio de cosecha…

21. Descentralizar: Prototipos de
p
Plantas de Bioetanol en
Construcción y Prueba
Palmira

22. Descentralizar: Prototipos de
Plantas de Bioetanol en
Construcción y Prueba
Fermentis
Merquiand
Pavco
Pedrollo
Rotoplast
Palmira

23. Alexander
Descentralizar: Prototipos de Rincón,
có ,
Jaime Mora y
Plantas de Bioetanol en Ricardo Ospina:
tesis laureada
Construcción y Prueba
Palmira
P l i

24. Costo de una Micro Planta
Micro-Planta
(1.000-2.000 lt/día, 50%-99,5%)
Rubro US$
Apoyo a agricultores 1.364
Transporte de materias primas 6.109
Procesamiento de materias primas 3.182
Adecuación y constructores 5.001
Fermentación 9.091
Caldera y d til ió
C ld destilación 7.319
7 319
Conservación 1.364
Tratamiento de residuos 4.045
Otros 5.910
5 910
Inesperados 5.227
TOTAL 48.612
Tamices moleculares u otras tecnologías para purificar
bioetanol…

25. Beneficios para el Productor de Bioetanol*
e e c os pa a e oducto oeta o
Ejemplo: Yuca: 79 ha/año; 0,23 ha/día; 5,9 ton yuca/día; 1.800 lt etanol/día a 50%
US$/día**
%
Compra de materia prima 50,0 245
Transporte del jugo (1)*** 2,0 10
Preparación del fermentado (1,5) 7,0 34
Fermentación (1) 3,5 17
Destilación
D til ió y vigilancia (2)
i il i 6,5 32
Leña (1) 4,0 20
Desnaturilización y conservación 0,5 2
Transporte alcohol crudo (1,5)
(1 5) 15,0
15 0 74
Mantenimiento instalaciones (0,5) 2,0 10
Coordinación y administración (1) 5,0 25
Seguros y otros 2,5
2 5 12
Manejo residuos (0,5) 2,0 10
TOTAL (10) 100 491
*Colombia, 2007
**28 días/mes, 12 meses/año
***No. de jornales

26. Coproductos a Partir de Residuos
• Tablas de triplex o multiplex!
• Biogás
Fertizante
Análisis Valor
(g/kg)
Humedad 92.20
Cenizas 285.80
Extracto étereo 23.4
Fibra acida detergente 129.20
C 301.23
N 64.79
P 60.38
Fertilizantes orgánicos
K 12.61
Ca 65.52
Mg
g 3.29
S-Total 4.03

27. Pruebas
P ebas Biológicas de S plementos Nutricionales
Suplementos N t icionales
Vinaza 20 %
Yuca 66 %
Biopolímeros 1%
Proteina cruda 21 %
Energía metabolizable 2.34 Mcal/kg
E í t b li bl 2 34 M l/k

28. Otras Oportunidades de Producción
de Biocombustibles
Planta Petróleo (Euphorbia
tirucalli) y Pedilanthus
)
Piñón (Jatropha curcas)

29. Dos Conclusiones
1.
1 Colombia es un país pionero en el
desarrollo de tecnologías para
microplantas de bioetanol
2. Se espera lograr amplios impactos
económicos,
económicos sociales y ambientales
usando microplantas

30. Una Invitación del CIAT y Corpoica:
Propuesta de trabajo: Compartir
recursos y experiencias
john.b.loke@gmail.com 312-749 0918