Resumen Ejecutivo

IMPLEMENTACIN DE TECNOLOGAS DE FERMENTACIN PARA LA OBTENCIN DE BIOCOMBUSTIBLES A PARTIR DE RESIDUOS DE BANANO

Entidad: Biotropical S.A.- COLCIENCIAS EMPA - UdeA, GIEM

Resumen: El tratamiento de los desechos agroindustriales es una problemtica mundial debido a la emisin de contaminantes slidos, lquidos (lixiviados) y gaseosos (metano). Colombia encuentra en el compostaje una alternativa de disposicin final de los desechos que permite obtener un producto sanitizado, con aplicaciones agrcolas importantes. Sin embargo este proceso limita el aprovechamiento energtico de los residuos, que mediante la implementacin de procesos fermentativos para dichos sustratos, permite recuperar sustancias como metano y alcohol etlico, convirtindose en una buena fuente de energa alternativa.La industria bananera nacional produce un significativo volumen de biomasa como desecho, generada a partir del banano que no cumple los requerimientos internacionales para su exportacin; este banano denominado de rechazo, se ha convertido en una problemtica medioambiental de grandes proporciones. A pesar que una considerable parte de este banano se utiliza para suplir la demanda interna, la cantidad remanente es tal (6.5-10.8 ton/ao*ha) que se ha recurrido a los procesos de compostaje para su disposicin final. En este banano de rechazo, rico en almidn, puede ser utilizado como sustrato para procesos fermentativos que permitan el mximo aprovechamiento energtico, a travs de la generacin de etanol y/o metano.

La transformacin de residuos en sustratos reutilizables resulta ser una apropiada alternativa para el manejo medioambiental de desechos, favoreciendo as la produccin masiva de energa, el mejoramiento de suelos y el aprovechamiento final de estos residuos, cerrando el ciclo productivo.Los procesos que se han realizado hasta ahora en el pas para la sacarificacin de banano verde no han logrado ser implementados tecnolgicamente, debido a los bajos rendimientos de sacarificacin. Esto ha hecho que la generacin de biocombustibles a partir de este sustrato no sea viable econmicamente. Con el cambio en las legislaciones ambientales, los nuevos subsidios gubernamentales, las tecnologas de maduracin hormonales y la optimizacin de los parmetros de metanizacin han motivado el desarrollo de investigaciones que permiten maximizar la recuperacin energtica de los desechos orgnicos generados en el sector bananero, de manera que stos puedan contribuir a la generacin de biocombustibles que tanto requiere el pas, procurando por revertir los mbitos tecnolgicos (implementacin de tecnologas internas), los econmicos (generacin de fuentes de empleo para las diferentes regiones asociadas con la produccin de banano y recuperacin energtica) y ambientales (mejor aprovechamiento de los recursos naturales y manejo adecuado de los desechos).

El present trabajo pretende realizar una comparacin de la recuperacin energtica de los desechos de banano por dos rutas:

La primera ruta apunta a la obtencin de metano a partir del banano verde, la respectiva evaluacin de los productos y subproductos generados en el proceso y la valoracin del poder energtico.La segunda ruta, a evaluar es la mxima recuperacin energtica del banano de rechazo pasando por los procesos de sacarificacin, fermentacin alcohlica, metanizacin y compostaje, de manera tal que permita realizar una comparacin tcnica, econmica y ambiental de los dos procesos

Objetivos del proyecto

Optimizar e implementar a escala de laboratorio las tecnologas existentes de fermentacin alcohlica y metanognica para la recuperacin energtica (alcohol etlico, metano) a partir del banano verde de rechazo.

Comparar las tecnologas de fermentacin alcohlica y metanognica respecto a los aspectos energticos, tecnolgicos, econmicos y ambientales.

Implementar un sistema a escala piloto del proceso ms viable en la produccin de alcohol o metanognesis a partir del banano de rechazo en sus diferentes estados de maduracin.Caracterizar los residuos generados luego de los procesos de fermentacin y/o metanognesis para la formulacin de un abono orgnico.

Estado del Arte: La bsqueda de materiales combustibles que permitan disminuir el impacto ambiental generado por los combustibles fsiles, es una necesidad creciente; pases como Suiza, Estados Unidos y Brasil, entre otros, utilizan energas alternativas (etanol) para su parque automotor; gas metano para la generacin de energa elctrica y trmica. La creciente necesidad de disminuir las emisiones de contaminantes gaseosos se ven reflejadas en los esfuerzos internacionales como el Tratado de KIOTO. Colombia con la Ley 693 del 2001 sobre alcohol carburante, comienza a implementar el uso de este biocombustible en nuestro pas, dando va libre al montaje e implementacin de los proyectos de plantas de alcohol carburante, se explica su uso, se crean estmulos para su produccin, comercializacin y consumo,

El grupo GIEM (Grupo Interdisciplinario de Estudios Moleculares) ha venido trabajando desde hace varios aos en el aplicacin de hidrlisis exo y endoenzimticas, sobre residuos de productos celulsicos, banano verde y maduro, tratando de maximizar la produccin de azucares fermentables, buscando optimizar los procesos de fermentacin alcohlica. Igualmente se han estudiado los principios fsicos, qumicos, biolgicos del proceso y sus consecuencias medioambientales. En procesos metanognicos el grupo GIEM ha trabajado principalmente sobre Residuos Slidos Urbanos separados en fuente (R.S.U.S.F), utilizando bioslidos como inculo. El Instituto Suizo EMPA (Instituto Suizo de Investigacin en Ciencia de los Materiales y Tecnologa), con amplia experiencia en la investigacin de nuevos materiales y sistemas para incrementar el uso de energas renovables, ha mostrado inters en asociarse con el grupo GIEM para aportar su experiencia y tecnologas en el aprovechamiento energtico de este tipo de residuos en nuestro pas. Este proyecto permite acoplar la Universidad como entidad generadora de conocimiento con el sector productivo nacional y un Centro de Investigacin Internacional, permitiendo de esta manera el intercambio de experiencias en pro de alcanzar el objetivo final consistente en la obtencin de energas alternativas a partir de banano de rechazo, participando de forma activa en la minimizacin de los impactos ambientales negativos y el fortalecimiento del sector productivo nacional.Incluir fortaleza del grupo en los procesos de transformacin de la materia orgnica o especficamente en la produccin de enmiendas orgnicas.

El GIEM ha realizado Trabajos con la empresa CERVUNION en la crioconservacin de cepas de levaduras y estudios de viabilidad y vitalidad celular por la tcnica de determinacin del pH intracelular. La empresa Biotropical se dedica a los procesos biotecnolgicos, con amplia experiencia en la fermentacin en estado slido con hongos entomopatgenos y tiene gran inters en apoyar la generacin de combustibles alternativos, en cuanto a los procesos de transformacin de la materia orgnica el grupo GIEM participo activamente en la elaboracin del documento que delimita los parmetros fsico qumicos para los productos de un procesos de compostacin mediante la norma tcnica colombiana NTC 5167.Metodologa: El trabajo est dirigido a realizar montajes de procesos fermentativos y metanognicos, utilizando banano verde de rechazo, realizando un seguimiento en lnea mediante la instrumentacin adecuada de los parmetros fsicos y qumicos que permitan evaluar los diferentes tipos de eficiencias (consumo de materia orgnica, produccin de metano) del proceso, el cual ser comparado con el proceso de obtencin de alcohol etlico antes de la fermentacin metanognica, previa optimizacin de los parmetros cinticos. Terminada la etapa de optimizacin a nivel de laboratorio se pasar al montaje de una planta piloto, que permita realizar el escalamiento adecuado. Productos: El proyecto generar dos articulos de carcter internacional una planta piloto, dos reactores a escala de laboratorio completamente instrumentados.PresupuestoConceptoU de AEMPABiotropical S.A.ColcienciasTotal

Personal$10.656.000$31.968.000$45.619.200$46.087.200$107.892.000

React. y mat.$2.000.000$3.000.000$5.000.000$10.000.000

Equipos$30.000.000$50.000.000$100.000.000$180.000.000

Viajes$10.000.000$5.000.000$15.000.000

Servicios de laboratorio$90.000.000$90.000.000

Bibliog. y papelera$1.500.000$1.500.000$1.500.000$4.500.000

Total$44.156.000$41.968.000$100.119.200$237.587.200$423.830.400

Impacto Social: La implementacin de este proyecto permitir optimizar la explotacin agro-industrial de los recursos en la regin bananera antioquea, contribuyendo a la generacin de nuevos puestos de trabajo, mejorando las condiciones de vida de la poblacin.Innovacin o transferencia de tecnologa: La participacin de EMPA permite la realizacin de intercambios tecnolgicos, en cuanto a los procesos de obtencin de energas alternativas, ya que esta Institucin tiene un amplio recorrido en el desarrollo de tecnologas para aprovechamiento de energas alternativas.Impacto ambiental: la implementacin de este tipo de tecnologa permitir la disminucin en el empleo de combustibles fsiles y en consecuencia una menor emisin de contaminantes gaseosos, al mismo tiempo que minimiza la generacin de contaminantes lquidos y slidos, gracias al procesos de sanitizacin de la materia orgnica, la cual podr ser empleada como un abono orgnico para las mismas plantaciones de banano.