Bioenergía

Presentación

El Ecuador es un país de naturaleza agrícola, donde se puede encontrar grandes y plantaciones de Plátano (en todas sus variedades), Palma Africana (Palma Aceitera), Caña de Azúcar, Cacao, Arroz, Maíz, entre otros.
Cuando estos productos entran en su fase de cosecha, se separa gran parte de la planta de los frutos y posteriormente las agroindustrias se encargan de hacer usa separación definitiva antes de entrar a la producción final. Esta separación genera importantes cantidades de desechos orgánicos que constituyen biomasa residual que puede ser aprovechable con fines energéticos.
Actualmente en el Ecuador, el bagazo de la caña de azúcar es el único tipo de biomasa que se utiliza para generar electricidad. Sin embargo existe gran cantidad de desechos que pueden ser utilizados para la generación de energía eléctrica, ya sea por medio de calderos de combustión para generar vapor o a través de pirolisis.
En nuestro país, el Ministerio de Agricultura, Ganadería, Acuacultura y Pesca ha realizado un levantamiento detallado de los diferentes cultivos a lo largo y ancho del territorio nacional. Esta base de datos contiene información de producción por hectárea en cada sitio con lo cual se puede determinar los sitios de mayor y menor producción. Se cuenta con cifras sobre biomasa residual de los diferentes cultivos y de bosques.
Con base a esta información, la CIE ha efectuado levantamiento de información adicionales y complementarios para generar reportes como inventarios de biomasa en las provincias de Los Ríos, El Oro y Pichincha que ya cuentan hoy en día con un inventario de biomasa, que proporciona cifras reales sobre biomasa existente en cada una de estas provincias, los diferentes cultivos, la cantidad de residuos, propiedades físico-químicas de los residuos, etc.
Por otra parte, el Ministerio de Electricidad y Energía Renovable ha efectuado análisis de diversos productos procedentes de biomasa, tales como aceite de piñón, biodiesel de palma, y oleína de palma. Los resultados de estos análisis pueden ser descargados de la página web del citado Ministerio.

Actividades – Líneas de Trabajo

La CIE en el tema de bioenergía , se ha convertido en un referente en el país, entre sus principales líneas de trabajo se encuentran:

  • Tratamiento de desechos para producción de biogás y bioabono.
  • Valoración del recurso biomasa, Inventarios de biomasa y biomasa residual.
  • Investigación aplicada en energía de la biomasa.
  • Estudios de biomasa en la planta de pirolisis.
  • Caracterización físico-química de distintas biomasas para analizar su potencial como recurso energético.
  • Diseño y construcción de biodigestores.
  • Investigaciones en los campos del bioetanol.

Proyectos

Proyecto Biodigestores – Nono

La comunidad de Nono en la provincia de Pichincha, al noroccidente de Quito, es una pequeña comunidad rural dedicada principalmente a la agricultura y ganadería.

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El abastecimiento de GLP (gas licuado de petróleo) en la comunidad es escaso, dos veces por mes un camión distribuidor provee los cilindros de gas a la zona. Aunque Nono se encuentra a 18Km de la ciudad de Quito, el mal estado de las carreteras que conducen hasta esta comunidad, hacen que el servicio de distribución de gas no sea constante y que la población, sobre todo aquella que se encuentra en los barrios o pequeños caseríos cercanos a la parroquia de Nono, recurra a la quema de leña para la preparación de alimentos.
Por esta razón la CIE con el financiamiento proporcionado por el YCLIF (Young Connection Leadership and Innovation Fund), ha planificado construir biodigestores en diferentes comunidades de la parroquia de Nono y capacitar a la población para actividades como el procesamiento de desechos orgánicos a través de los biodigestores, instrucción para su mantenimiento, uso del biogás, además del uso y aplicación del bioabono en parcelas testigo.
El proyecto plantea la construcción de tres biodigestores en tres diferentes zonas de la comunidad de Nono: uno en el barrio La Merced, otro en el barrio La Sierra y el tercero en la zona de San Martín.
Con la construcción del proyecto Biodigestores, se espera mejorar la calidad de vida de los pobladores de Nono que aún dependen de la recolección y uso de leña para cocinar y de aquellos que no cuentan con la posibilidad de adquirir la cantidad de abono suficiente para sus sembríos.
Como resultado de ello, se espera generar biogás como una fuente de energía renovable a partir de desechos orgánicos vegetales y animales y obtener además bioabono que puede utilizarse en las comunidades y de esta manera sustituir o complementar la adición de abonos químicos en los cultivos.


Proyecto Biodigestores en Bolívar

El proyecto BIOD, se desarrolló entre los años 2004 a 2006 y constituyó en el proyecto piloto de la CIE, orientado a dar alternativas viables a algunas poblaciones de la provincia de Bolívar, para el tratamiento de los desechos orgánicos provenientes del ganado mayor y menor con la finalidad de convertirlo en una fuente generadora de energía.

bolivar

Este proyecto se desarrolló específicamente en las parroquias Santa Fe, Santiago y Asunción ubicadas en la provincia de Bolívar. Su desarrollo estuvo a cargo de CIE y de la Asociación de Juntas Parroquiales de Bolívar, quienes suscribieron un Convenio de Cooperación para promover acciones de energización rural a fin de aprovechar las fuentes locales de energía y apoyar la solución de problemas sentidos de la población de las parroquias rurales de Bolívar.
Durante los dos años de desarrollo del proyecto, la CIE realizó investigaciones y análisis importantes en los campos del biogás y bioabono y adquirió experiencia en el diseño y construcción de biodigestores al concluir la construcción de 12 biodigestores en la zona, que produjeron abono orgánico o bioabono de calidad, y biogás, cada uno de ellos respaldado por análisis físico químicos.
Entre las actividades que la CIE desarrolló están: Seminarios, pruebas de laboratorio para el biol, sistematización del proyecto, verificación del funcionamiento de los biodigestores, talleres de intercambio de experiencias, convenios de cooperación institucional, capacitación, difusión, transferencia tecnológica y finalmente un monitoreo en el año 2008.


Producción de Azúcar Orgánico y Bioetanol a partir de la Caña de Azúcar en la Amazonía Ecuatoriana

Antecedentes

La Corporación para la Investigación Energética, CIE, es un organismo de derecho privado, sin fines de lucro, dedicado a la investigación en el campo energético – ambiental del Ecuador.

En busca de soluciones técnicas económicamente aceptables y sostenibles a los problemas del sector energético y ambiental, la CIE ha identificado en la amazonia ecuatoriana, un área aproximada de 5.000 hectáreas, de propiedad de unas 300 familias, dentro de la cual se encuentran dispersas 800 hectáreas cultivadas con caña de azúcar. La producción se comercializa en pequeña escala y con un alto grado de subutilización y desperdicio. En este sector se explota también la madera de balsa.

La comunidad de la zona se encuentra organizada en el “Comité de Desarrollo Forestal de Canelos”. Los mercados para los elaborados artesanales de la caña son las principales ciudades del país y algo se exporta a Europa.

La idea de construir un microingenio azucarero, es mejorar los cultivos e iniciar un proceso agroindustrial que permita explotar 400 hectáreas de caña para elaboración de azúcar orgánico y, en una segunda etapa, 400 hectáreas para producción de etanol. El desarrollo de un cultivo sustentable en estas tierras (que ya han sido deforestadas), que cuente con el sello verde, permitiría crear una fuente de trabajo para las comunidades aledañas y generaría ingresos para el mejoramiento en el área de salud, educación y vivienda, a través de la comercialización de la producción en Europa y en otros mercados.

La CIE promueve el proyecto y prevé instalar un sistema energético sustentable para autoconsumo de esta agroindustria a partir de la biomasa residual proveniente de la caña y de la industrialización de la madera de balsa.

azucar

Objetivos generales

  • Generar oportunidades de empleo productivo para elevar la calidad de vida de las comunidades.
  • Reducir el impacto ambiental utilizando tecnologías apropiadas, fuentes de energía renovables a corto plazo y formas de ahorro energético.
  • Considerar el enfoque de género en el proceso productivo, agroindustrial, de comercialización, de conservación del medio ambiente y de mejoramiento del nivel de vida comunitario en la zona del proyecto.

Objetivos Específicos

  • Involucramiento de 300 familias (promedio de seis miembros por familia) en el proceso de organización y gestión empresarial: manejo de cultivos, producción de caña orgánica, agroindustria para la producción de azúcar orgánico, comercialización y financiamiento.
  • Dinamizar la economía de la región con actividades productivas, intercambios comerciales, crecimiento cultural y técnico.
  • Instalación de una planta para la producción de azúcar orgánico. Se utilizará al inicio, alrededor de 300 ha/caña para la producción de aproximadamente 600 toneladas de azúcar orgánico/año. Se comercializará además la melaza y se establecerá la base para la producción de etanol orgánico.
  • Comercializar los productos a través de canales de comercio justo.
  • Aprovechar la experiencia de la Comunidad en el cultivo de la caña de azúcar para aplicarla en la producción de azúcar orgánico.
  • Aprovechamiento de la biomasa residual para autoabastecimiento de energía en la producción de azúcar orgánico.
  • Permitir a los pequeños productores de caña la diversificación de su fuente de ingresos, haciendo que el manejo ambiental sea sustentable.
  • Conservación del suelo mediante el desarrollo de policultivos de especies nativas y naturalizadas para optimizar el rendimiento por unidad de área y conservar el germoplasma (códigos genéticos) de las mismas.
  • Capacitación e inclusión de las mujeres de la comunidad en la organización, gestión, producción, agroindustria, comercialización y financiamiento, tendientes a lograr la equidad de género.


Inventario de biomasa residual para la producción de energía en las provincias del Oro, Pichincha y Los Ríos

Esteproyecto tuvo como objetivo el realizar un inventario de biomasa residual de la postcosecha y agroindustria para determinar su poder calórico a través de pruebas de laboratorio. Este inventario se realizó tanto a nivel Cantonal y Provincial, para las provincias de Oro, Pichincha y Los Ríos.
Así mismo se logró estimar el potencial para la producción de energías limpias renovables, tanto eléctrica, como calorífica y a largo plazo pretende atenuar la dependencia tecnológica externa y promover el uso eficiente de los recursos naturales, humanos y materiales de la provincia con una clara visión social y de protección del medio ambiente.
La metodología utilizada para los proyectos consistió en recopilación de información secundaria proveniente de organismos que tienen relación con el área agrícola. Esta información permitió conocer la situación sobre la cobertura vegetal, diferenciando bosques primarios, áreas reforestadas, superficie sembrada y cosechada, para determinar el volumen de residuos de Biomasa provenientes de la post cosecha y agroindustria, que podrán ser utilizados en la producción de biocombustibles sólidos y líquidos. Esta información fue validada con la recopilación de información primaria a nivel de zonas de producción y visitas a varias asociaciones de agricultores, agroindustriales, institutos de educación media y superior.


Secador de maíz asistido con energía solar CIE

Cooperación Técnica Regional No Reembolsable

Nº ATN7KK-11514-RG y ATN/OC-13990-RG (ID/2290)

RESUMEN EJECUTIVO

De conformidad con el Anexo Único del Acuerdo de Cooperación de la referencia, la Corporación para la Investigación Energética asumió la obligación de desarrollar el proyecto ¨Secador de maíz asistido con energía solar” y remitir al BID los productos que se enlistan a continuación:

  • Producto 1) Diseño final de secador
  • Producto 2) Transporte y montaje, Pruebas de operación mecánica, Capacitación, Operación del secador y Levantamiento de información.
  • Producto 3) Operación del secador, Levantamiento de información, Análisis y conclusiones.
  • Producto 4) Reporte sobre la conclusión del proyecto, Plan de Negocios e Informe de un auditor independiente contratado por el beneficiario.

Producto 1

Diseño final de secador, la CIE remitió al BID, en julio 30 de 2014, la Memoria Técnica de elaboración del Diseño Definitivo del Secador de maíz asistido con energía solar y el Plano general del secador y planos de los componentes.

Adicionalmente, con el fin de informar al Banco remitimos un documento con información levantada sobre producción y costos del maíz en el Ecuador y en la zona del proyecto, así como los convenios suscritos entre la Red de Mujeres Montubias Suave Brisa (beneficiarias y la Corporación para la Investigación Energética – CIE (entidad desarrolladora); el Convenio suscrito entre la Red de Mujeres Montubias Suave Brisa y el Gobierno Autónomo Descentralizado (GAD) de Pedro Carbo. El objeto de firmar esta serie de acuerdos se enmarca en la necesidad de insertar a las beneficiarias en alianzas público – privadas que les ayuden a desarrollar estrategias de movilidad social y económica y de empoderamiento de conceptos como proyectos propios de vida, pro actividad, equidad de género, independencia económica y responsabilidad ambiental.

En esa ocasión también se adelantó información al BID acerca del Producto 2) Compra de los equipos y contratación para la Construcción del secador continuo.

Producto 2

En septiembre 16 de 2014, la CIE remitió al BID los Reportes de construcción, pruebas y puesta en operación del sistema que relata el progreso de sus actividades: Pruebas de operación mecánica, Capacitación, Operación del secador y Levantamiento de información.

Igualmente, se envió como adjuntos el detalle del proceso de transporte y montaje de los equipos, el Archivo fotográfico del montaje, el Manual de operación del secador de maíz asistido con energía solar y videos de las pruebas de operación del sistema.

Se informó al BID que los paneles traslúcidos con sus soportes metálicos fabricados en Quito, estaban ya en la Provincia del Guayas, Parroquia Valle de la Virgen, en el sitio del proyecto. Simultáneamente se había excavado la fosa de 13m por 10m y 1.50m de altura y se había instalado el sistema de mangueras, enterrado en el suelo, para el calentamiento del agua que sería el elemento de transferencia de calor del sistema.

Producto 3

En febrero 24 de 2015, la CIE emite su Tercer Informe indicando al BID que la agenda del proyecto sufrió importantes desajustes debido al retraso en la firma del Convenio, la misma que se dio en marzo 21 de 2014; y, el primer desembolso recién en agosto 13 de 2014.

Se procedió a explicar cada una de las actividades reportadas en este informe como se resume a continuación: Operación del secador, Levantamiento de información y conclusiones.

Operación del secador

En el reporte de actividades correspondiente se explicó que el proceso de secado de dos toneladas de maíz por día, que fuera establecido en nuestra propuesta, se había vuelto imposible de realizar en ese momento, ya que el período de cosecha del maíz en la zona del proyecto, que tiene lugar anualmente, había terminado. En ese informe se estableció también que para poder contar nuevamente con el maíz a secar, en tales cantidades, había que esperar hasta mediados de próximo año.

De todas maneras, la CIE mediante pequeñas compras a distintos productores rezagados, procesó cinco quintales de maíz que sirvieron para probar el proceso de secado, en forma preliminar y registrar información sobre el proceso.

Se reportó que en la parte exterior aledaña al galpón donde se había instalado la planta piloto, se había instalado también 64 paneles traslúcidos para captar el calor generado por la irradiación solar y que el sistema de mangueras de 1000 metros de longitud había sido enterrado para almacenar el calor que sería luego transferido a la cámara de secado. Se registró los datos de la temperatura del aire al ingresar y al salir de la cámara.

Levantamiento de información

La corporación optó por procesar la cantidad de maíz que pudo adquirir (fuera de temporada) y recogió información preliminar sobre los grados de humedad del grano antes y después del proceso de secado; precio del maíz húmedo y del maíz seco; costo del procesamiento por quintal; tiempo de secado; regulación de la temperatura de la planta de secado hasta llegar a la temperatura adecuada. Se incluyó un cuadro con datos sobre la cosecha, que refleja la cantidad de materia prima que podría estar disponible, y otro cuadro con la sistematización de los resultados obtenidos hasta ese momento por la planta piloto y cuantificación del proceso en sus distintos pasos.

Conclusiones (Producto 3)

El Convenio de Cooperación suscrito estipula emitir conclusiones sobre las etapas del proyecto cumplidas hasta ese momento. Partiendo de la información recabada, se concluyó que la cantidad de grano procesado en la planta, fue insuficiente para emitir conclusiones bien fundamentadas.

La CIE, considerando que el maíz es un cultivo estacional que se encuentra únicamente durante los meses de mayo a septiembre y buscando aprovechar al máximo la planta piloto, recomendó considerar otros productos como fréjol (gandul) y maní, en la época del año en que éstos productos se encuentren disponibles, lo que tampoco fue posible ya que no se pudo contar con ningún cultivo alternativo por el desfase en los tiempos.

Concluimos el tercer reporte expresando que más adelante, se podría sistematizar información sobre magnitudes mayores del grano sometido al proceso de secado, para emitir conclusiones y recomendaciones en forma más categórica.

Producto 4

Según el Anexo Único del Convenio, numeral IV: Hitos para los desembolsos y seguimiento financiero, (hasta 12 meses después de la suscripción del contrato), se procedió a reportar sobre: El progreso de las actividades, Análisis y conclusiones; Reporte sobre la conclusión del proyecto y Plan de Negocios; e, Informe de un auditor independiente contratado por el beneficiario. Este informe tiene el carácter de final.

Uno de los componentes importantes del sistema de secado de maíz es el de almacenamiento de calor (mangueras). Se indicó que el proyecto ha afrontado el problema de no contar con el agua en forma permanente y en las cantidades requeridas. Se había recurrido a un vecino para que nos permita utilizar el agua. Otra dificultad importante había sido la presión del agua al interior de las mangueras para llegar al tanque donde se almacena antes de pasar a la bomba de transferencia de calor, debido a fugas en las uniones. Se experimentó con distintos tipos de materiales.

La dificultad más grave fue la presencia de una estación invernal muy fuerte, que este año (2015) se adelantó causando estragos y volviendo los caminos intransitables. Mantuvimos comunicación permanente con las beneficiarias, quienes manifestaron que por varios meses una buena parte de la producción de maíz, sembrada en el sector rural, no pudo ser transportada a tiempo para ser secada y comercializada, con el agravante para nuestro proyecto de una marcada ausencia de sol en la zona.

El martes 25 de agosto del 2015, un equipo completo de la Corporación para la Investigación Energética, se trasladó a la parroquia Valle de la virgen, en el Cantón Pedro Carbo, Provincia del Guayas. El grupo estuvo conformado por el Director del Proyecto, Ing. Alfredo Mena; el Consultor Técnico, Técnico Industrial, Eduardo Pachano; el Ing. Eduardo Vásquez, Especialista Hidráulico; La Ing. Ana Yépez, Técnica de Campo; y el Ing. Bayardo Egas, Auditor Independiente.

Los técnicos procedieron a realizar las pruebas de funcionamiento y se hicieron todos los ajustes necesarios al sistema para operar a la mañana siguiente.

El registro de datos del proceso de secado se describe en el documento “Protocolo de secado del maíz” adjunto a este informe.

Como se había puesto en conocimiento del BID, en el mismo galpón que funciona nuestra planta de secado asistidas con energía solar, funciona también el sistema secador de maíz que las beneficiarias recibieron del Ministerio de Agricultura y que funciona en base de gas licuado de petróleo (GLP). Ante la falta de insolación suficiente para activar apropiadamente el secador de maíz con energía solar, las beneficiarias de la Red Suave Brisa optaron por utilizar el sistema que opera en base del GLP, para secar 500 quintales de maíz.