SOLAR-THERMAL COFFEE AND COCOA BEAN DRYING SYSTEM

Summary

The project intends to scale up a solar-thermal corn drying system, a pilot project conducted by CIE. The idea is optimizing corn, cocoa or coffee drying processes, partially replacing the use of fossil fuels ( LPG) by solar and biomass energy. The sun’s heat will be captured through an innovative system and then will be stored in the ground. Heat from this reservoir warms circulating water, which is pumped by a heat transfer pump, heating air inside a chamber, where grain move on a continuous helicoidal system. Alternatively, residual biomass energy will be produced in a pyrolysis gasification system.

Searching for efficiency, two main areas in the drying system, were defined. One is focused in generating the required heat for drying, reducing LPG consumption and utilizing solar energy; the second is focused in efficiency through a continuous drying system that mechanically keeps grain in motion, exposing it constantly to heat.

For the construction and installation of the systems, sites with grain producer communities, properly organized to improve new technologies, were located.

The system intends to deliver an innovative model of drying cocoa beans and coffee, using renewable energy for obtaining a clean product, in shorter drying timing, without the use of fossil fuels to dry beans. It is about reducing drying costs for small producers benefit as well.


PIROLISIS POR ARCO DE PLASMA PARA OBTENCIÓN DE ENERGÍA A PARTIR DE RESIDUOS URBANOS

Antecedentes

La Corporación para la Investigación Energética – CIE, fundada en el año 2002, es un organismo de derecho privado sin fines de lucro, dedicado a promover e impulsar la investigación científica básica y aplicada en el campo de las energías renovables y la eficiencia energética, con especial atención en el aspecto social y protección del ambiente. Nuestro objetivo es incidir en el mejoramiento del aspecto social y el aprovechamiento óptimo de los recursos locales al incorporar en sus procesos a las comunidades, capacitándolas para lograr la sostenibilidad de los proyectos. www.energia.org.ec

La CIE, ha sido pionera en el país al desarrollar importantes proyectos relacionados con el manejo adecuado de biomasa y su conversión en biocombustibles; estudios para el aprovechamiento del recurso eólico en el Ecuador de una planta de al menos 30 MW; propuesta para realizar el primer emprendimiento de prospección geotérmica para el aprovechamiento de energía en usos productivos; elaboración del primer atlas de insolación en el territorio ecuatoriano para usos productivos de la energía solar en áreas urbanas y rurales; diseño de pequeñas y pico centrales hidroeléctricas para generar energía en áreas alejadas y/o protegidas; y, construcción de biodigestores para procesamiento de desechos orgánicos en el área rural.

La Corporación, coherente con sus objetivos de protección social y ambiental, propone ampliar el uso de energías renovables en sus distintas formas, para ello, plantea la implementación de un sistema de pirolisis por arco de plasma para obtención de energía a partir de desechos urbanos. La característica innovadora de esta propuesta permite el procesamiento eficiente y conversión en energía limpia de elementos contaminantes como la basura urbana que se produce en grandes magnitudes con efectos perjudiciales sobre el medioambiente.

Objetivo y Descripción del Proyecto

La CIE propone implementar en la ciudad de Quito una planta piloto para el procesamiento eficiente de desechos y generación eléctrica renovable. La propuesta incluye el diseño, construcción y pruebas de tres antorchas de plasma ionizado de alta temperatura; el diseño y construcción de dos reactores de pirolisis para la producción de SYNGAS; la producción de energía eléctrica con la utilización del gas y eliminación de basura hospitalaria mediante gasificación de alta temperatura.

Se trata de aprovechar las características económicas y de eficiencia de este sistema que, a diferencia de la incineración, somete a los residuos a temperaturas del orden de 5000 C logrando la desintegración de residuos sólidos, líquidos y gaseosos, sin producir emisiones tóxicas, eliminando la producción de humo y reduciendo el volumen de la basura en un 83%, lo cual constituye una solución para hospitales y casas de salud que requieren eliminar desechos hospitalarios de delicado manejo, los mismos que en la actualidad son en gran parte recolectados y procesados junto con la basura común con consecuencias indeseables de contaminación.

Modelo de arco de plasma para procesamiento de residuos por pirolisis

Entre las ventajas que ofrece este tipo de tecnología se debe destacar que no requiere de clasificación previa de la basura; el 100% de los desechos puede ser procesado; y el resultado es una ceniza inerte con una cantidad de contaminantes muy baja.


Producción de biodiesel a partir de aceites comestibles de desecho

Antecedentes 

La Corporación para la Investigación Energética, CIE, es un organismo de derecho privado, sin fines de lucro, creado mediante Acuerdo Ministerial No. 374, dedicado a la investigación en el campo energético – ambiental del Ecuador.

Entre los objetivos principales de la Corporación se encuentra el promover diferentes formas de aprovechamiento de recursos energéticos locales, desarrollar proyectos energéticos productivos, disminuir la dependencia de tecnología externa y velar por el cuidado del ambiente, así como buscar soluciones técnicas económicamente aceptables y sostenibles a los problemas del sector energético y ambiental.

La CIE, ha desarrollado importantes proyectos para manejo adecuado de biomasa y su conversión en biocombustibles. En ese campo, implementó una planta piloto de biocombustibles a partir de la biomasa residual para la producción de electricidad; ha trabajado en el aprovechamiento del recurso eólico para generar energías limpias; fue la primera entidad en elaborar un atlas de insolación del territorio ecuatoriano para aprovechar la energía solar en áreas urbanas y rurales; ha diseñado pequeñas y pico centrales hidroeléctricas para generar energía en áreas alejadas, entre otros; siempre incidiendo en el mejoramiento del aspecto social al incorporar en sus procesos a las comunidades, capacitándolas para lograr la sostenibilidad de los proyectos.

Objetivo general

Desarrollar una planta de producción de biodiesel a través del procesamiento de aceites de desecho usados en la elaboración de alimentos de consumo masivo.

La idea del proyecto es recoger los aceites usados, para procesarlos en una planta construida para el efecto y entregar el biodiesel a la Empresa Eléctrica Quito con el objeto de que sea usado en generación eléctrica o en los vehículos destinados al transporte.

Objetivos específicos

  • Se reduce la contaminación ambiental de la ciudad de Quito mediante la disminución de combustibles fósiles utilizados.
  • A través de la difusión del proyecto, se crea conciencia en la ciudadanía sobre el manejo adecuado de residuos que puede ser reciclados y proveer beneficios sociales y ambientales.

Justificación

El aceite utilizado en frituras, usualmente es arrojado en los desagües de cocina y va a parar en el sistema de alcantarillado, alcanzando luego los cauces de los ríos. Otros residuos son recolectados por empresas y personas naturales (gestores) y son dispuestos sin que se conozca si son procesados adecuadamente.

El procesamiento adecuado de aceites comestibles de desecho es una necesidad si consideramos que un litro de aceite vegetal es difícilmente biodegradable y que forma una película sobre la superficie de los ríos, la cual afecta la capacidad de intercambio de oxígeno. Un litro de aceite de desecho de cocina contamina cerca de mil litros de agua según el Instituto Nacional de Tecnología Industrial (INTI) de la Argentina.

Por otro lado, al reemplazar con biodiesel los combustibles fósiles utilizados para accionar vehículos, en proporciones que pueden ir desde el 10% al 100%, se consigue reducir la contaminación del aire en esa misma proporción.

En la ciudad de Quito se producen miles de galones de aceites comestibles de desecho cada día, provenientes de empresas que producen alimentos de consumo masivo. Actualmente, el Municipio de Quito, a través de su Secretaría Ambiental, lleva un registro de gestores de estos residuos y su uso posterior.

Los aceites vegetales comestibles no pueden ser reutilizados luego de un cierto ciclo de uso, por lo que se desechan. Sin embargo, es sorprendente saber que en el Ecuador, los ácidos grasos de desecho son utilizados como aditivos en la elaboración de alimentos balanceados para la industria avícola. Se ha comprobado que esta práctica no es recomendable, pues la dioxina (sustancia tóxica) que se forma en los ácidos grasos causa contaminación de animales y huevos que luego son adquiridos por los consumidores.

Las dioxinas son residuos de la combustión, industrial o natural, que han sido clasificadas como sustancias cancerígenas por la Organización Mundial de la Salud (OMS).

Medios como el diario alemán “Hannoverschen Allgemeinen Zeitung” revelan hoy que los fabricantes de los piensos contaminados han utilizado durante largo tiempo grasas y aceites industriales no aptos para el consumo animal o humano.


Propuesta de valoración técnico – comercial,  diseño, análisis financiero y de sensibilidad de una planta de extracción de aceite esencial de eucalipto

Antecedentes

La Corporación para la Investigación Energética – CIE, dentro de su visión de privilegiar el uso la energía renovable como mecanismo de protección social y ambiental, propone aprovechar la biomasa residual que consiste en las hojas provenientes de los árboles de eucalipto luego del proceso de corte y que actualmente se pierde en el campo afectando al ambiente, en lugar de ser sometida a un procesamiento para obtener aceites esenciales de alta calidad.

La CIE plantea diversificar esta industria para disminuir riesgos y mejorar la sostenibilidad, a través de la optimización del proceso de explotación de la madera de eucalipto, según la propuesta técnico-comercial que se describe a continuación.

La propuesta tiene 6 objetivos y un momento de evaluación y decisión.

Objetivo 1:

Evaluación de la cantidad y calidad de aceite que podría producirse. El material para alimentar la producción del aceite está constituido únicamente por las hojas de los árboles que han sido talados.

Sub tareas 1.1: Conocer cómo está planificada la tala de árboles. Evaluación estadística de la cantidad de hojas que podría ser cosechada en base de datos de la tala realizada en los años 2015 y 2016. Conocer los distintos factores del mercado que afectan e influencian la cosecha de madera.

Resultado esperado: Determinar la edad promedio y la ubicación de los árboles que serían cortados. Estimación de la cantidad de hojas en base del número de árboles.

Tiempo estimado: 2 semanas

Personal requerido: Ingeniero Mecánico (1) y laboratorio

Sub tarea 1.2: Análisis cuantitativo del contenido de aceite esencial de las hojas de los árboles que se planea cortar. El número de muestras que se requiere para hacer las pruebas depende de 2 parámetros: rangos de edad promedio de los árboles a ser cortados y su ubicación.

Resultado esperado: Conocer el porcentaje de aceites esenciales contenidos en las hojas.

Tiempo estimado: 1 semana

Personal requerido: Ingeniero Mecánico (1) y laboratorio

Objetivo 2:

Elaborar un primer diseño de la planta con base en la cantidad de hojas estimada y la calidad estimada del contenido de aceites esenciales.

Resultado esperado: Definir el área requerida para la planta, capacidad de la caldera y del condensador.

Tiempo estimado: 2 semanas

Personal requerido: Ingeniero Mecánico (1)

Objetivo 3:

Análisis económico del diseño inicial de la planta incluyendo logística, manejo de los árboles cortados y trabajo requerido.

Tiempo estimado: 1.5 semanas

Personal requerido: Ingeniero Mecánico (1)

Objetivo 4:

Análisis cualitativo del contenido de aceite esencial de las hojas de los árboles que se planea cortar.

Resultado esperado: Determinar el porcentaje de cineol y el porcentaje de otros aceites esenciales en la composición de la hoja. El contenido de cineol determina el valor económico del aceite de eucalipto. El porcentaje que resulta de un examen exhaustivo de laboratorio es mayor al porcentaje que se obtiene en un proceso de producción industrial. El valor económico que se obtiene del proceso industrial para producir aceite esencial de eucalipto se estima en base de los datos de laboratorio que habrá que ajustar al proceso industrial.

Tiempo estimado: 2 semanas.

Personal requerido: Ingeniero Mecánico (1) y laboratorio

Momento de evaluación y decisión: En este punto se debe tomar la decisión para dimensionar la implementación del proyecto en base de los resultados de la factibilidad técnico – comercial. De esta decisión dependen el resto de objetivos en lo que hace relación al tamaño de la planta y de la inversión.

Resultado esperado: La capacidad de producción junto con la inversión inicial se decidirá en este momento.

Tiempo estimado: 1 semana

Objetivo 5:

Proceso detallado y diseño de la planta en 3D, elaborado en base de la decisión tomada en el paso anterior.

Resultado esperado: Planos detallados para adquisiciones e implementación.

Tiempo estimado: 3 meses

Personal requerido: Ingeniero Mecánico (1), Ingeniero Civil (1), Ingeniero Químico (1), Dibujante (1)

Objetivo 6:

Elaboración del análisis financiero y de sensibilidad de la cadena de producción del aceite esencial de eucalipto.

Resultado esperado: Análisis detallado y reporte final.

Tiempo estimado: 1 mes

Personal requerido: Ingeniero Mecánico (1)


Renewable Energy to Improving Agricultural processes in the High Andean Region, Pilahuín – Ecuador

Corporación para la Investigación Energética, CIE

February 2013

Quito, Ecuador

BAA for Powering Agriculture

An Energy Grand Challenge for Development Competition

RFA-OAA-12-000027

SOL-OAA-13-000017 

Summary  

The project intends to promote an indigenous group of small communities living in an arid area, under severe weather conditions at altitudes between 3,000 to 3,800 masl to conjugate their productive processes with the natural resources conservation, through the use of renewable energy technology (photovoltaic, wind and solar thermal) and application of modern irrigation techniques and cultivation. The communities are organized in a corporation (COCAP) which for the last years has been trying to improve the production of vegetables and fruits for the local market, unsuccessfully. Low temperatures and frost have often destroyed crops or resulted in poor production. The lack of irrigation water is also an obstacle to overcome. The project aims to use solar power to: a) produce electricity from solar panels for pumping water to be used in irrigation systems; b) provide fruit and vegetable crops procuring adequate temperature through greenhouses implementation c) raise water temperature for two cheese factories operation, replacing use of fossil fuels by solar thermal systems; d) implement latest technology biodigesters to produce bio gas and organic fertilizer. The project is oriented to provide agricultural, administrative and marketing training to the communities and it is replicable through the wide Andean Region.

The site does not have a considerable solar energy resource due to adverse weather conditions; however it counts with electricity service from the national grid. This can be used as an opportunity to implement the innovative idea of producing solar energy in a different site within the same Province that has suitable conditions for solar energy generation. Then, through an agreement with the local electric utility, power can be delivered to the site of consumption. A wind resource exists at 4,000m of altitude, which could be used as well. The direct energy exchange agreed with the local electrical utility prevents installing expensive energy storage systems. Ancient inefficient technology for agriculture is applied in the area, although in recent years there have been advances due to the initiative of the community and Fundación Futuro support. A major innovative effort and training is required and our project proposes to use solar power to pump water from Ambato River to reservoir tanks, with 6000 m3 currently under construction, then with help of gravity a sprinkler or drip irrigation system will be installed. The project aims to implement greenhouses to grow vegetables and fruit with organic technology for further commercialization in organic markets.