Solución para generar energía de manera orgánica a través de los residuos del café

En las últimas horas, desde la Universidad Nacional de Colombia (Unal) se afirmó que se pueden transformar valiosos productos para llegar a generar químicos plataforma, que tiene un alto valor agregado que, a su vez, ayuda a obtener combustibles naturales como gas y electricidad.

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Todo esto surge gracias a que si bien el grano de café es la materia prima más vendida después del petróleo, que genera solo en Colombia más de 530.000 empleos directos, también es una de las agroindustrias que produce más residuos, con 10 millones de toneladasanuales en el mundo, que resultan un problema ambiental debido a su alta carga orgánica, que puede contaminar fuentes hídricas y generar emisiones de gases de efecto invernadero si no se manejan adecuadamente.

En 2021 la producción en el país fue de 12,6 millones de sacos, de los cuales 784.000 toneladas corresponden a biomasa residual llamada cereza y solo 39.200 toneladas se utilizaron en otras actividades. Por lo cual, un estudio realizado por la Unal se centra en transformar estos residuos en energía a través de un tratamiento térmico en un reactor discontinuo. Este proceso consiste en calentar la biomasa del café de los materiales orgánicos y la generación de productos energéticos como biogás, combustibles líquidos y electricidad.

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La responsable de este proceso fue Sophia Lozano Pérez, magíster en Química de la Unal Sede Bogotá, que aplicó biorrefinería hidrotermal para así lograr un proceso limpio sin la necesidad de utilizar químicos adicionales que contaminen mucho más, pues su idea era demostrar que tan solo con utilizar agua en diferentes temperaturas este proceso podía funcionar.

Con el apoyo del Grupo de Aprovechamiento Energético de Recursos Naturales, liderado por el profesor Carlos Alberto Guerrero, del Departamento de Química, Lozano logró obtener por primera vez estos compuestos a temperaturas que estaban entre 180 y 300°C. Lo importante de este proceso fueron las múltiples aplicaciones a las que se expusieron los residuos del café para llegar a lo que se necesitaba que era la producción de energía. Aunque Colombia está demorada en este proceso, gracias a este avance se podría lograr una técnica de combustión directa, con un reactor mucho más fuerte que aproveche los gases que deja el producto de la reacción de los residuos del café.

La investigación tuvo lugar en el municipio de Santandercito en Cundinamarca, que es reconocido por sus cultivos de plátano, mandarina, tomate, y café. En la finca donde se hicieron las investigaciones se recogieron 5 kg de residuos de café arábica con un 80% de humedad, lo cual significa que fueron compuestos mayormente de agua.

El profesor Carlos Alberto, afirma que “después de determinar este porcentaje, lo primero fue secar la cereza de café por medio de algunas técnicas de laboratorio, para luego molerlo y pulverizar y aprovechar ese 20 % de material. Enseguida se pone en una especie de termo y nuevamente se agrega agua, solo que esta vez no hay riesgo de contaminación y la cantidad es controlada; este recipiente se pone en un reactor especial capaz de aumentar la temperatura y la presión a los niveles necesarios para el estudio. En este “termo” se ponen los residuos de café y agua para luego llevarlos al reactor y aumentar la temperatura”.

Este proceso fue repetido varias veces con diferentes proporciones para determinar la más adecuada. Finalmente, se encontró que la combinación óptima era de 5 gramos de residuos de café con 95 gramos de agua. En este punto, la temperatura juega un papel clave, cuando la mezcla se introduce en el reactor, el calor se eleva hasta alcanzar los 180°C. Ya que a esta temperatura, se liberan azúcares provenientes de la hemicelulosa, junto con compuestos derivados de la celulosa y la lignina. Sin embargo, la lignina actúa como una barrera en el proceso.

“El agua a altas temperaturas actúa como un ácido, algo que aún nos desconcierta, pero gracias a ello su estructura va rompiendo químicamente el café, y cuando aumentamos el calor a 220 °C los azúcares se convirtieron en ácido levulínico, ácido fórmico, furfural y HMF, con rendimientos que llegan al 40 %”, indica la magíster.

Para separar estos compuestos y aprovecharlos de manera individual, se empleó una técnica conocida como cromatografía de intercambio iónico. No obstante, el furfural y el HMF presentan rendimientos relativamente bajos, entre 1% y un 4%, siendo materiales químicas inestables.

Finalmente, el rendimiento del proceso podría incrementar hasta un 120%, dependiendo de la estructura lignocelulósica. Para lograrlo, se podrían utilizar catalizadores como ácido sulfúrico o aceitico, que faciliten la acción del agua. No está de más destacar que el uso de los catalizadores, representa un problema al ser difíciles de separar.