Cooperativas y empresas se unen para generar energía a partir de residuos de café

Las empresas MicroÍgnea y Biomatec firmaron una carta de entendimiento con las cooperativas Coopetarrazú y Coopesantos con el fin de establecer una alianza estratégica para el desarrollo de una biorrefinería que aprovechará el 100% de los residuos (tanto líquidos como sólidos) generados durante el beneficiado del café.

La biorrefinería sigue un modelo de planta que integra más de un proceso de tratamiento para convertir biomasa y residuos en múltiples productos de valor. Se prevé que tenga un potencial energético de hasta 2 megavatios (MW), “energía que tendrá múltiples aplicaciones”, comentó Marco Chávez, gerente general y cofundador de la empresa Biomatec.

Durante la época de cosecha, por ejemplo, se destinará aproximadamente 1 MW de potencia para abastecer el 100% de los procesos industriales de Coopetarrazú, esto incluye el uso de energía térmica (calor) para alimentar los hornos en el secado del café, reduciendo la dependencia de la leña, explicó Juan Pablo Rojas, gerente general de la empresa MicroÍgnea.

Una vez finalizada la cosecha, el excedente de energía eléctrica se inyectará a la red de distribución de Coopesantos. Este aporte, estimado en cerca de un millón de kilovatios hora al mes, servirá para abastecer de electricidad a unos 7.000 hogares a un precio más económico para la cooperativa, comentó Jimmy Porras Barrantes, gerente de Innovación y Sostenibilidad de Coopetarrazú.

Además de esto, Rojas mencionó que, a partir de los subproductos del proceso de tratamiento de los residuos, se generarán recursos de alto valor para la agricultura como, por ejemplo, el “biochar’’, el cual se compone de la fibra o carbono recalcitrante de la pulpa de café que no puede ser digerida por las bacterias. En el caso específico de Coopetarrazú, la pulpa de café representa cerca del 80% de las emisiones de gases de efecto invernadero (GEI) asociadas a su proceso industrial. 

Este “biochar” se procesa termoquímicamente en pirolizadores para convertirse en biocarbón, material muy cotizado en la agricultura regenerativa por sus beneficios para el suelo y el medioambiente, favoreciendo directamente a la reducción de la huella de carbono.

El biocarbón se enriquecerá haciéndolo pasar por los mismos microorganismos recuperados del proceso de biodigestión. Esto ayudará a crear un fertilizante orgánico de alto valor agronómico que se devolverá al suelo de las fincas cafetaleras, promoviendo un reciclaje completo de nutrientes y vida. “Como un probiótico para las plantas’’, explicó Rojas.

Brooza: innovación tecnológica

Todo ello será posible gracias a una nueva tecnología desarrollada por MicroÍgnea, la cual se llama Brooza. Esta aprovecha procesos biológicos para transformar los residuos del beneficiado del café en biogás, el cual puede purificarse para obtener biometano, que se utilizará para poner en marcha la biorrefinería. Este proceso también permite generar bioinsumos y reducir significativamente el impacto ambiental de los residuos agroindustriales.

El proceso de biodigestión anaeróbica se realiza en dos fases debido a la alta carga orgánica y la composición del café, explicó Rojas. En la fase de fermentación, los residuos húmedos (aguas mieles y pulpa de café, que tienen alrededor de un 80% de humedad) ingresan a un primer biorreactor. Aquí, un grupo de bacterias se encarga de fermentar las proteínas y carbohidratos, transformándolos en ácidos orgánicos (como ácido acético, propiónico y vinagre). El producto resultante de esta etapa se denomina hidrolizado.

Este líquido resultante de la fermentación se traslada a un segundo reactor. En este punto, unos microorganismos llamados arqueas consumen los ácidos orgánicos y el hidrógeno para producir metano, generando así el biogás.

La clave de la integración entre la biodigestión y el tratamiento termoquímico radica en la composición química de la pulpa de café. Los microorganismos que participan en el proceso de biodigestión son incapaces de digerir la pared vegetal externa de este material debido a que está conformada por carbono recalcitrante, una estructura de fibra altamente resistente que frena la degradación biológica y se transforma en un residuo dentro del sistema. 

Para resolver este cuello de botella y aprovechar la totalidad de la biomasa, ambas tecnologías se conectan mediante un proceso secuencial que inicia con una separación sólido-líquido justo después de la primera fase de fermentación en el biorreactor de MicroÍgnea. 

A través de un filtro o separador especializado, el flujo se divide en dos corrientes distintas: una líquida y otra sólida. La corriente líquida, denominada hidrolizado, continúa su trayecto en el segundo reactor de MicroÍgnea para culminar la producción de biogás, mientras que la corriente sólida, correspondiente a la fibra seca rica en energía, se encamina hacia el sistema de gasificación desarrollado por Biomatec. 

En este punto, la fibra es sometida a un tratamiento térmico dentro de equipos especializados, donde se le aplica una alta temperatura cercana a los 450 °C en una atmósfera libre de aire para evitar la combustión directa, transformando un desecho biológicamente impenetrable en una fuente de energía plenamente aprovechable.

Para sus impulsores, esta innovación tecnológica aplicada a la sostenibilidad demuestra que las soluciones para enfrentar los desafíos climáticos también pueden surgir desde las comunidades rurales y el conocimiento local.

Inicio del proyecto

El trabajo conjunto empezó desde el momento en que se firmó la carta de entendimiento,  indicó Porras. Actualmente, los socios se encuentran en la fase de buscar recursos económicos (aplicando a fondos concursables nacionales e internacionales) para financiar los estudios de ingeniería y factibilidad.

La meta establecida por las organizaciones es que esta fase de recolección de información, estudios técnicos, económicos y ambientales tome aproximadamente un año y medio desde la firma de la carta de entendimiento.

Una vez superada esta etapa de estudios, se generará la evidencia y documentación necesaria para gestionar el financiamiento o inversión que permita dar el paso definitivo hacia la fase de escalamiento, construcción e implementación de la planta.