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ACOMPAÑAMIENTO EN LA DETERMINACIÓN DEL ESTADO DEL ARTE DE LA
PRODUCCIÓN DE BIOMASA EN EL SECTOR RURAL COLOMBIANO
MARIA FERNANDA RUIZ LÓPEZ
FACULTAD DE MEDIO AMBIENTE Y RECURSOS NATURALES
TECNOLOGIA EN GESTIÓN AMBIENTAL Y SERVICIOS PÚBLICOS
BOGOTÁ D.C
2017
ACOMPAÑAMIENTO EN LA DETERMINACIÓN DEL ESTADO DEL ARTE DE LA
PRODUCCIÓN DE BIOMASA EN EL SECTOR RURAL COLOMBIANO
MARIA FERNANDA RUIZ LÓPEZ
20132081035
Trabajo de grado en modalidad de pasantía para optar el título de Gestor Ambiental y
Servicios Públicos
Director Interno:
Fernando Sánchez Sánchez
Director Externo:
Mayra Alejandra Barrios Quiroga
UNIVERSIDAD DISTRITAL FRANCISCO JOSE DE CALDAS
FACULTAD DE MEDIO AMBIENTE Y RECURSOS NATURALES
TECNOLOGÍA EN GESTIÓN AMBIENTAL Y SERVICIOS PÚBLICOS
BOGOTÁ D.C
2017
INDICE
INTRODUCCION .................................................................................................................... 5
1. JUSTIFICACIÓN ............................................................................................................... 7
2. OBJETIVOS ....................................................................................................................... 8
Objetivo General .................................................................................................................... 8
Objetivos Específicos ............................................................................................................. 8
3. MARCO LEGAL ............................................................................................................... 9
Normatividad referente a residuos sólidos en Colombia ....................................................... 9
4. MARCO INSTITUCIONAL ............................................................................................ 14
Misión................................................................................................................................... 14
Visión ................................................................................................................................... 14
Servicios ............................................................................................................................... 14
5. PROCESO DE PASANTIA ............................................................................................. 15
METODOLOGIA ................................................................................................................ 15
Identificación de fuentes de información ......................................................................... 15
Compendio del estado del arte.......................................................................................... 15
Procesamiento y análisis de la Información ..................................................................... 16
6. RESULTADOS ................................................................................................................ 18
CAPITULO 1 ........................................................................................................................... 18
Proceso de investigación ...................................................................................................... 18
CAPITULO 2 ........................................................................................................................... 20
Producción biomasa residual agrícola ..................................................................................... 20
CAFÉ ................................................................................................................................ 21
PLATANO........................................................................................................................ 23
CAÑA PANELERA ......................................................................................................... 25
ARROZ ............................................................................................................................. 26
MAIZ ................................................................................................................................ 27
Residuos forestales ............................................................................................................... 28
CAPITULO 3 ........................................................................................................................... 29
Procesos y tecnologías de transformación de biomasa residual ........................................... 29
Procesos Físicos ................................................................................................................ 30
Procesos termo-químicos .................................................................................................. 30
Procesos Biológicos .......................................................................................................... 32
Procesos químicos ............................................................................................................ 33
7. ANALSIS DE RESULTADOS ........................................................................................ 34
8. EVALUACION Y CUMPLIMIENTO DE LOS OBJETIVOS DE LA PASANTIA ...... 35
9. CONCLUSIONES ............................................................................................................ 36
10. RECOMENDACIONES ............................................................................................... 37
11. Bibliografía ................................................................................................................... 38
INDICE DE ILUSTRACIONES
ilustración 1: diagrama de flujo de la metodología desarrollada ............................................. 17
ilustración 2: tecnologías de transformación de la biomasa .................................................... 30
INDICE DE TABLAS
tabla 1: componente normativo para el manejo de residuos sólidos en colombia ..................... 9
tabla 2: área sembrada, producción, cantidad de residuos y potencial energético del café por
departamento .................................................................................................................... 22
tabla 3: área sembrada, producción, cantidad de residuos y potencial energético del plátano
por departamento .............................................................................................................. 24
tabla 4: área sembrada, producción, cantidad de residuos y potencial energético de la caña
panelera por departamento ................................................................................................ 25
tabla 5: área sembrada, producción, cantidad de residuos y potencial energético del arroz por
departamento .................................................................................................................... 26
tabla 6: área sembrada, producción, cantidad de residuos y potencial energético del maíz por ,
departamento .................................................................................................................... 27
INTRODUCCION
En la búsqueda de generar energías alternativas y reducir los impactos producidos por las
fuentes de obtención actuales, se han desarrollado técnicas y tecnologías que buscan realizar el
aprovechamiento de algunos tipos de residuos, resultado de las diferentes actividades
económicas que se desarrollan en el país. Esto constituye una oportunidad para la realización
de nuevas investigaciones que permitan determinar las diferentes variables que influyen en la
eficiencia y eficacia de dichos procesos, siendo el fundamento de la indagación realizada acerca
de la producción de residuos orgánicos agrícolas y forestales en el país, identificando las
cantidades anuales producidas y el tipo de tratamiento o disposición final de los mismos, donde
se tomó como referencia un conjunto de productos agrícolas representativos del país.
De tal manera se determina las características y aprovechamiento de ciertos residuos orgánicos
en Colombia, según el Departamento Administrativo Nacional de Estadística se genera en
residuos orgánicos el 20.52 % del total de los diferentes residuos procedentes de las industrias
manufactureras, debido a esta generación representativa, cada vez toman más fuerza proyectos
enfocados en la generación de energías y combustibles aprovechando la biomasa residual.
De esta forma, y apoyando la labor realizada por la Fundación Planeta Vivo Bta, nace la
iniciativa de realizar una búsqueda y análisis mediante la investigación descriptiva,
identificando indagaciones y documentos relacionados con la producción y caracterización de
la biomasa residual, con el fin de identificar las principales alternativas de uso, disposición y
aprovechamiento de los mismos, sirviendo este material como apoyo para la determinación
del potencial y la viabilidad técnica y económica de proyectos encaminados al desarrollo de
técnicas y tecnologías apropiadas como las que se encuentra desarrollando la Fundación
Planeta Vivo Bta,
El análisis de la producción agropecuaria reportada por las diferentes regiones en el país, es
fundamental en la determinación de la cantidad y tipo de biomasa residual producida,
estableciendo el potencial energético, en el territorio Colombiano, las regiones presentan una
predominancia en el desarrollo de determinadas actividades económicas o proyectos
agropecuarios. Así mismo y de acuerdo a las diferentes características biofísicas de la zona, las
poblaciones o comunidades que allí se asientan desarrollan determinadas actividades
campesinas para la producción de alimentos. De manera paralela y de acuerdo a las diferentes
regiones y actividades productivas y campesinas, se encuentran diversas técnicas y tecnologías
enfocadas en el aprovechamiento de los diferentes tipos de biomasa residual.
Es así como Colombia, cuenta con gran potencial para la implementación de diversas técnicas
y tecnologías enfocadas en el aprovechamiento de la biomasa residual, pues son las actividades
del sector primario las que sostienen la economía nacional, actualmente empiezan a
desarrollarse por parte de instituciones educativas y de investigación, estudios acerca del
aprovechamiento eficaz de la biomasa residual más allá de las técnicas convencionales como
el compostaje y la lombricultura, los cuales son utilizados con frecuencia por pequeños
productores agrícolas, es así como el trabajo de investigación estable unos resultados y
conclusiones acerca de las técnicas y tecnologías que actualmente se implementan para el
aprovechamiento de residuos orgánicos en el país y sus limitaciones, sirviendo como base para
el desarrollo de nuevas investigaciones y proyectos acerca del aprovechamiento de la biomasa
residual.
1. JUSTIFICACIÓN
El crecimiento poblacional acelerado y el desarrollo que se ha evidenciado inmediatamente de
la revolución industrial, han generado múltiples impactos en los recursos naturales; en el
desarrollo de las actividades humanas se generan diariamente grandes cantidades de residuos,
por tanto en la búsqueda de promover el desarrollo sostenible y conservación de los recursos
es necesario la reintegración de estas materias residuales al ciclo natural de regeneración y
aprovechamiento, por esta razón es fundamental desarrollar alternativas que puedan generan
soluciones a las dificultades que evidenciamos con los residuos en la actualidad.
Esta investigación es realizada con el fin de determinar el estado del arte de la biomasa residual
en el sector rural de Colombia, partiendo de la definición, características y procesos de
transformación de biomasa residual en energía, estableciendo así el contexto del país en cuanto
al aprovechamiento de los residuos orgánicos, provenientes de actividades agrícolas y
forestales, se establece un concepto acerca de las fuentes, disposición final y aprovechamiento
de los residuos orgánicos en el sector rural, determinando la situación actual de los residuos y
su aprovechamiento en el país.
El trabajo de investigación desarrollado contribuye a la fundamentación en la viabilidad de
una iniciativa tecnológica innovadora encaminada por la Fundación Planeta Vivo Bta, la cual
consiste en el diseño de un equipo que acelere la descomposición de la materia orgánica,
generando material de composta en tiempos reducidos. Esta iniciativa busca favorecer el
desarrollo en la agricultura de los campesinos en cuanto al aprovechamiento de los residuos
generados en sus actividades como fuente energética.
2. OBJETIVOS
Objetivo General
Determinar el estado del arte en la producción de biomasa residual en el sector agrícola rural
colombiano
Objetivos Específicos
Establecer las posibles fuentes de información que posean algún tipo de alcance en
los temas objeto de la investigación.
Analizar la información encontrada, referente a la producción de biomasa residual
rural, estableciendo los sectores más productivos a nivel agropecuario y las cantidades
de biomasa residual generadas en cada región.
Identificar las técnicas y tecnologías implementadas en la actualidad para el
aprovechamiento de la biomasa residual en el sector agropecuario, así como las
investigaciones que se están desarrollando para el desarrollo de futuras técnicas o
tecnologías.
3. MARCO LEGAL
Normatividad referente a residuos sólidos en Colombia
Del componente ambiental se exponen las principales normas, leyes, decretos y resoluciones
referente a los residuos sólidos en el país, en tal normatividad se presentan medidas para el
manejo y disposición de los mismos con el fin de evitar la generación de problemas ambientales
y sociales; de igual modo se estructuran las medias en cuanto al saneamiento básico para la
salud y calidad de vida de las comunidades humanas.
Tabla 1: Componente normativo para el manejo de residuos sólidos en Colombia
NORMA CONTENIDO
Constitución Política
de Colombia 1991.
En los artículos 1, 3, 4, 8, 13, 23, 25, 44, 48, 79, 80, 86, 88, 332,
334, 365, 366, 367 y 370, se declara y fijan deberes y derechos
fundamentales, tareas del Estado, con relación al derecho al trabajo,
a la dignidad, a un ambiente sano, a proveer los servicios públicos
de agua y saneamiento ambiental, las tareas de regulación de las
fuerzas económicas del mercado, a la función social que debe
cumplir la empresa, a administrar y proteger los recursos naturales.
Política para la
Gestión Integral de
los Residuos. 1998.
Ministerio del Medio
Ambiente
Esta política define los principios de la Gestión Integral para todos
los tipos de residuos. Establece el máximo aprovechamiento y
mínimo de residuos con destino al Relleno Sanitario. Define las
categorías de Residuo Aprovechable y No Aprovechable, para
impedir o minimizar los riesgos para los seres humanos y el medio
ambiente, que ocasionan los residuos de todo orden, y minimizar la
generación y la disposición final como alternativa ambiental
deseable.
LEYES CONTENIDO
Ley 1715 de 2014
Por medio de la cual
se regula la
integración de las
energías renovables
no convencionales al
Sistema Energético
Nacional. (UPME)
Articulo 1La presente ley tiene por objeto promover el desarrollo y
la utilización de las fuentes no convencionales de energía,
principalmente aquellas de carácter renovable, en el sistema
energético nacional, mediante su integración al mercado eléctrico,
su participación en las zonas no interconectadas y en otros usos
energéticos como medio necesario para el desarrollo económico
sostenible, la reducción de emisiones de gases de efecto invernadero
y la seguridad del abastecimiento energético.
Artículo 15: Desarrollo de la energía procedente de biomasa
forestal.
1. Las zonas de selvicultura que cuenten con proyecto de
ordenación, o instrumentos de gestión forestal equivalentes y las
incluidas en el ámbito del Plan Nacional de Desarrollo Forestal
(PNDF) deberán incluir entre sus instrucciones o contenidos la
utilización de todos los subproductos y residuos obtenidos en los
aprovechamientos o tratamientos de las masas forestales, no
admitiéndose la posibilidad de su abandono en estas zonas, con
excepción de aquel porcentaje de materia orgánica requerido para
mantener las condiciones propicias del suelo.
2. En el caso de no existir instrumentos de gestión forestal o PNDF
que recoja lo indicado en el punto anterior, los planes de
aprovechamiento y los tratamientos silvícolas deberán incluir entre
sus instrucciones o condiciones la utilización de todos los
subproductos y residuos obtenidos en los aprovechamientos o
tratamientos.
3. Se incluirán entre las actividades con acceso preferente a
incentivos, la realización de planes plurianuales de
aprovechamientos o tratamientos que incorporen la aplicación
energética de los productos, subproductos o residuos. Estos planes
se definirán de acuerdo a los períodos necesarios para realizar una
selvicultura y aprovechamiento energético adecuados que desarrolle
una estructura productiva y garanticen el suministro de biomasa a
los potenciales usuarios durante un periodo de tiempo idóneo para
el desarrollo de proyectos energéticos.
Artículo 17: Biomasa agrícola El Gobierno Nacional, en
coordinación con las Corporaciones Autónomas, establecerá planes
de actuación con el fin de fomentar el aprovechamiento energético
de biomasa agrícola y evitar el abandono, la quema incontrolada en
la explotación o el vertimiento de los residuos agrícolas.
Artículo 18: Energía de residuos.
1. Será considerado como FNCER el contenido energético de los
residuos sólidos que no sean susceptibles de reutilización y reciclaje.
2. Será considerado como FNCER el contenido energético tanto de
la fracción biodegradable, como de la fracción de combustible de los
residuos de biomasa.
3. Será considerado como fracción combustible de los residuos
aquella que se oxide sin aporte de energía una vez que el proceso de
combustión se ha iniciado.
4. Se faculta al Ministerio de Ambiente y Desarrollo Sostenible, en
colaboración con las Corporaciones Autónomas para fijar los
objetivos de valorización energética para algunas tipologías
concretas de residuos de interés energético a partir de criterios
ambientales de la gestión de residuos, de sostenibilidad ambiental y
económica. Para ello, establecerá reglamentariamente un
mecanismo que indicará los sujetos obligados e incluirá un sistema
que permita la supervisión y certificación así como un régimen de
pagos compensatorios.
Decreto- ley
2811 de 1974. Por el
cual se dicta el
Código Nacional de
Recursos Naturales
Renovables y de
Protección al Medio
Ambiente.
El Código Nacional de los Recursos Naturales es la base para las
autorizaciones, concesiones y autorizaciones para el uso y el
aprovechamiento de los recursos naturales y se definen
procedimientos generales para cada caso.
Ley 09 de 1979
Por la cual se dictan
Medidas Sanitarias.
El Código Sanitario Nacional fija una serie de normas relacionadas
con la protección del ambiente y la salud humana. En esta ley se
presentan unos aspectos importantes que bien podrían ser asumidos
a través de la reglamentación de la Ley 99/93 o que pueden ser
aplicados en la ausencia de reglamentación específica, toda vez que
no se encuentran derogados explícitamente.
Ley 99 de 199
Por la cual se crea el
Ministerio del Medio
Ambiente, se
organiza el Sistema
Nacional Ambiental,
SINA.
Crea el Ministerio de Medio Ambiente, organismo rector de la
gestión pública ambiental, Impulsa una relación de respeto con la
naturaleza y define las políticas para conservar, proteger y usar los
recursos naturales.
Ley 1215 de 2008
Por la cual se
adoptan medidas en
materia de
generación de
energía eléctrica.
Quienes produzcan energía eléctrica como resultado de un proceso
de cogeneración, entendido este como la producción combinada de
energía eléctrica y energía térmica que hace parte integrante de su
actividad productiva, podrán vender excedentes de electricidad a
empresas comercializadoras de energía, esta venta quedará sujeta a
la contribución del 20%. El cogenerador estará exento del pago del
factor pertinente del 20% que trata este artículo sobre su propio
consumo de energía proveniente de su proceso de cogeneración.
Ley 788 de 2002 Por
la cual se expiden
normas en materia
tributaria y penal del
orden nacional y
territorial.
Artículo 18. Otras rentas exentas. Adiciónase el Estatuto Tributario
con el siguiente artículo:
"Artículo 207-2. Otras rentas exentas: Son rentas exentas las
generadas por los siguientes conceptos, con los requisitos y
controles que establezca el reglamento:
1. Venta de energía eléctrica generada con base en los recursos
eólicos, biomasa o residuos agrícolas, realizada únicamente por las
empresas generadoras, por un término de quince (15) años, siempre
que se cumplan los siguientes requisitos:
a) Tramitar, obtener y vender certificados de emisión de bióxido de
carbono, de acuerdo con los términos del Protocolo de Kyoto;
b) Que al menos el cincuenta por ciento (50%) de los recursos
obtenidos por la venta de dichos certificados sean invertidos en
obras de beneficio social en la región donde opera el generador.
Ley 1252 de 2008
Por la cual se dictan
normas prohibitivas
en materia ambiental,
referentes a los
residuos y desechos
peligrosos y se dictan
otras disposiciones.
Regula dentro del marco de la gestión integral y velando por la
protección de la salud humana y el ambiente, todo lo relacionado
con la importación y exportación de residuos peligrosos en el
territorio nacional, según lo establecido en el Convenio de Basilea y
sus anexos, asumiendo la responsabilidad de minimizar la
generación de residuos peligrosos en la fuente, optando por políticas
de producción más limpia; proveyendo la disposición adecuada de
los residuos peligrosos generados dentro del territorio nacional, así
como la eliminación responsable de las existencias de estos dentro
del país.
Ley 1333 de Julio 21
de 2009 Por la cual
se establece el
procedimiento
sancionatorio
ambiental y se dictan
otras disposiciones.
Establece el nuevo régimen sancionatorio ambiental:
• Se incorporan los Principios Ambientales y Constitucionales
• Establece un Régimen de responsabilidad objetiva
• El daño ambiental se califica como infracción ambiental
• Define la función de las medidas preventivas y regula el régimen
de las sanciones
• Establece los tipos de sanciones
• Se crea el Registro Único de Infractores Ambientales-RUIA
DECRETOS CONTENIDO
Decreto 1594 de
1984 Ministerio de
Agricultura
En cuanto a usos del agua y residuos líquidos, determina los
lineamientos relacionados con el control de efluentes líquidos y
regula los procesos de sanciones relativas al incumplimiento de
normas ambientales y los trámites relacionados con el permiso de
vertimientos
Decreto 2676 de
2000 Por el cual se
reglamenta residuos
hospitalarios y
similares.
Tiene por objeto reglamentar ambiental y sanitariamente, la gestión
integral de los residuos hospitalarios y similares, generados por
personas naturales o jurídicas que presten servicios de salud a
humanos y/o animales e igualmente a las que generen, identifiquen,
separen, desactiven, empaquen, recolecten, transporten, almacenen,
manejen, aprovechen, recuperen, transformen, traten y/o dispongan
finalmente los residuos hospitalarios
Decreto 1713 de
2002, Por el cual se
reglamenta la
Ley 142 de 1994
Establece los lineamientos referentes a la prestación del servicio
púbico de aseo y lo relacionado con la gestión integral de los
residuos sólidos, es modificado parcialmente por el Decreto 1505 de
2003 y el Decreto 2981 del 2013.
Decreto 838 de
2005.
Por el cual se modifica el Decreto 1713 de 2002 sobre disposición
final de residuos sólidos y se dictan otras disposiciones. (Puntaje
selección de Sitios).
Decreto de 4741 de
2005
Reglamenta la prevención y manejo de los residuos peligrosos
Decreto 2981 de
2013
Reglamenta la prestación del servicio público de aseo y el manejo
de los residuos solidos
Decreto 349 de 2014 Reglamenta la imposición y aplicación del comparendo ambiental
en el distrito capital
Decreto 883 de 1997 El cual establece un instrumento administrativo para prevenir y
controlar los factores de deterioro ambiental denominado
documento de Evaluación y Manejo Ambiental con su
correspondiente Plan de Manejo Ambiental.
Decreto 948 de 1995 En el cual se trata la prevención y control de la contaminación
atmosférica y la protección de la calidad del aire.
Decreto 3930 de
2011 del Ministerio
de Ambiente y
Desarrollo Sostenible
Por la cual se establecen los parámetros y los valores límites
máximos permisibles en vertimientos puntuales a cuerpos de aguas
superficiales y a sistemas de alcantarillado público, y se dictan otras
disposiciones. La aplicación de esta norma, exige a los operadores
de Rellenos Sanitarios, altas eficiencias en el tratamiento de los
lixiviados.
Resolución 1045 de
2003
Se adopta la metodología para la elaboración de Planes de Gestión
Integral de Residuos Sólidos (PGIRS), y se toman otras
disposiciones.
Resolución 879 de
2007 del Área
Metropolitana.
Por medio del cual se adopta la Metodología para realizar los Planes
de Manejo Integral de Residuos (PMIRS), por parte de grandes
generadores.
Norma Técnica
Colombiana NTC
5167
Por la cual se establecen los requisitos que deben cumplir y los
ensayos a los cuales deben ser sometidos los productos para la
industria agrícola, productos orgánicos usados como abonos o
fertilizantes y enmiendas de suelo. Reglamenta los límites actuales
para el uso de materiales orgánicos, los parámetros físico químicos
de los análisis de las muestras de materia orgánica, los límites
máximos de metales y enuncia parámetros para los análisis
microbiológicos.
4. MARCO INSTITUCIONAL
La Fundación Planeta Vivo Bta, es una organización de carácter no gubernamental, que ofrece
servicios profesionales en medio ambiente, obras forestales, y disciplinas a fines a empresas
privadas y públicas en todo el territorio Colombiano. Trabajamos por diseñar y brindar
soluciones que beneficien el entorno y sus comunidades.
Misión
Fomentar y Cultivar la conciencia ambiental, teniendo como primer objetivo la apropiación
cultural de las riquezas naturales y humanas con las que contamos en nuestro país,
desarrollando propuestas y proyectos de educación ambiental y cultural de manera innovadora.
De igual manera ejecutar proyectos de recuperación y rehabilitación de ecosistemas
deteriorados, reutilización de residuos y programas de desarrollo sostenible y sustentable,
integrando para su realización comunidades vulnerables o víctimas de la violencia.
Visión
Consolidarnos como una organización ambiental y social fuerte a nivel nacional e
internacional, aportando a la sociedad alternativas de desarrollo sostenibles y cambiando la
manera de ver el medio ambiente y sus comunidades, integrando y dando una segunda
oportunidad de vida a muchos grupos y poblaciones olvidadas.
Servicios
Estudios de impacto ambiental, diagnósticos ambientales de alternativas y planes de
manejo.
Planes de saneamiento y manejo de vertimientos.
Planes de ordenación y manejo de cuencas hidrográficas.
Planes de ordenación y manejo de áreas con bosque natural y/o plantado, para
aprovechamiento comercial y /o conservación
Diseños para sistemas de riego.
Estudios de ordenamiento territorial y del medio físico para municipios, regiones y
departamentos. (aplicación de la ley 388/97).
Planes de desarrollo municipal.
Evaluación y monitoreo de indicadores ambientales
Proyectos de gestión integral de residuos sólidos (PGIRS).
Gestión de licencias ambientales (Permisos vertimientos, concesión de aguas,
licencias de construcción, incentivos tributarios estatales para efectos agrarios y/o
ambientales)
5. PROCESO DE PASANTIA
METODOLOGIA
La metodología se basa en el desarrollo de las siguientes etapas:
Identificación de fuentes de información
En la identificación de las fuentes de información se establecen, las entidades públicas y
privadas, instituciones académicas y centros de investigación que dentro de sus funciones y
actividades, pudiera estar inmerso el tema de investigación realizado.
Compendio del estado del arte
Se obtiene, en la indagación de las fuentes de información mencionadas anteriormente, por
medio de visitas realizadas a las diferentes instituciones, solicitudes electrónicas y físicas, en
el proceso se buscan diferentes temas en materia de la investigación tal como estudios de caso,
proyectos, investigaciones, artículos entre otros. La etapa de recopilación documental, se
realiza con base en los objetivos específicos planteados, de lo que se busca obtener y analizar
con la investigación, identificando en el proceso la información de interés, enseguida se realiza
la estructura del contenido indagado, cabe resaltar de la información que se recolecta,
corresponde a los últimos 8 años.
La estructura y análisis de la información, se inicia con la normatividad referente al tema o
problemática tratada; en seguida, se menciona el trabajo que se está desarrollando y el
procedimiento del mismo, se expone el marco conceptual, el cual contiene la descripción y
características del contenido tratado.
Procesamiento y análisis de la Información
El procesamiento de la información, se realiza identificando en primera instancia, el valor de
cada documento en la profundización del marco conceptual, detallando conceptos, procesos,
técnicas y valores puntuales que se ameriten; de igual manera se analizan los aspectos
relevantes, en cuanto a la situación actual en el país acerca del tema de investigación, en
fragmentos del contenido, donde se toman ideas o conceptos de la bibliografía, se referencia
según el autor y año del documento del cual se tomó. Parte del análisis se realiza
proporcionando puntos críticos sobre los estudios de caso o proyectos realizados; toda la
información se procesa en el contexto de los objetivos planteados, cada aspecto que pudiera
encontrarse en la información recolectada, se proponen alternativas que de alguna manera,
compensen el desarrollo de las problemáticas evidenciadas en la investigación sobre el
contenido.
Luego de haber realizado el respectivo análisis del estado del arte, se establecen los resultados
y conclusiones obtenidos durante y finalizando el proceso de indagación de acuerdo a los
objetivos y justificación del proyecto de investigación
Ilustración 1: Diagrama de flujo de la metodología desarrollada
Identificación del las fuentes de información
Rcolección e interpretación de la
información
Fundamento teórico
Caracterización de la Biomasa
residual
Potencial Energético
Elaboración de resultados y conclusiones
Metodología
Producción residual agricola
Nacional
Café, Caña panelera,
Arroz, Maiz, Platano Banano
Tipos de Biomasa residual
Bimasa Agricola
Biomasa Forestal
Procesos y tecnologias de
aprovechamiento
Busqueda y selección de
bibliografía útil
Análisis de la
información
6. RESULTADOS
CAPITULO 1
En el primer capítulo se presentan las fuentes identificadas para el desarrollo del proceso de
investigación, se define la estructura y resultados de la metodología ejecutada en el
cumplimiento del objetivo, se especifica el proceso de indagación y análisis de la
documentación.
Proceso de investigación
Los resultados obtenidos de acuerdo al proceso de investigación realizado en materia de la
producción de biomasa residual nacional fueron:
1) Fuentes de información identificadas
En la búsqueda de la información se identificaron las principales fuentes, se analizó el
contenido que se obtuvo de cada una, en varias de estas fuentes que se presentan a continuación
se realzaron las visitas respectivas las instalaciones indagando sobre el tema en desarrollo, en
algunas se obtuvo información esencial para la investigación, mientras que en otras sólo se
obtuvieron respuestas desfavorables o no se obtuvo una respuesta; las fuentes a las cuales se
acudió fueron:
Entidades públicas: Dentro de las entidades a las que se acudió en busca de información
están: Ministerio de Medio Ambiente y Desarrollo Sostenible, Ministerio de
Agricultura y Desarrollo Rural, Ministerio de Minas y Energía, Ministerio de Comercio
industria y Turismo, Procolombia, Unidad de Planeación Minero Energética (UPME),
Secretaria Distrital de Ambiente, Departamento Administrativo Nacional de Estadística
(DANE), Corporación Autónoma Regional de Cundinamarca (CAR), Unidad
Administrativa de Servicios Públicos (UAEPS), Unidad Nacional de Planeación
(UNP), Corporación Colombiana de Investigación Agropecuaria (CORPOICA)
Instituciones Académicas: Universidad Distrital Francisco José de Caldas, Universidad
de los Andes, Universidad Nacional de Colombia, Universidad de la Salle, Universidad
Autónoma de Colombia, Biblioteca Nacional, Biblioteca La Aduanilla de Piaba.
Entidades de Investigación: Instituto Von Humboldt, Colciencias, Centro de
Investigación las Gaviotas.
2) Información Recolectada
Se desarrolló mediante visitas, citas acordadas con funcionarios de las entidades y
solicitudes por medios electrónicos y físicos a cada una de las distintas entidades,
solicitando información acerca de las fuentes más representativas, el tratamiento y
disposición de los residuos orgánicos agrícolas y forestales del sector rural del país
se realizaron consultas documentales en varias bibliotecas públicas y de universidades
que dentro de sus programas académicos se encuentran carreras ambientales, esta
actividad se realizó indagando en el repositorio institucional virtual y físico de las
diferentes universidades, en donde se investigó principalmente tesis relacionadas con
proyectos del tema.
En entidades públicas como el Ministerio de Medio Ambiente y Desarrollo Sostenible,
Ministerio de Agricultura y Desarrollo Rural, Ministerio de Minas y Energía y la
Corporación Autónoma de Cundinamarca, se diligenciaron derechos de petición,
debido a la carencia de atención y claridad en la respuesta, por parte de los funcionarios
ante la solicitud realizada personalmente, de los derechos de petición diligenciados
sólo se obtuvo respuesta favorable del Ministerio de Agricultura y Desarrollo Rural, el
cual confirió información provechosa acerca de la materia investigada.
3) Análisis de la información
El análisis de la información obtenida se efectuó teniendo claros los objetivos específicos
plasmados, la finalidad de la investigación en cuanto a la determinación del estado del arte de
la biomasa residual en el sector rural de Colombia, identificando cada aspecto de los residuos
orgánicos agrícola y forestal.
Se definieron los tipos de biomasa residual en general, los procesos, técnicas y
tecnologías que se implementan para el aprovechamiento de la misma.
se identificó la producción anual de algunos productos agrícolas, seleccionados por
ser los productos que más residuos orgánicos generan en la preparación para ser
comercializados dentro y fuera del país, ya sea en las industrias, comercios rurales o
en pequeñas y grandes centrales de abastecimiento.
Para cada uno de los residuos generados por cada producto, se determinó el potencial
energético, teniendo como referencia el Atlas del Potencial Energético de la Biomasa
Residual en Colombia, en tal documento se encuentra la metodología y las fórmulas
para hallarlo de manera muy puntual, asumiendo el conocimiento de varias
características de los residuos orgánicos, para el potencial energético hallado se
estableció una relación entre los valores del Atlas obteniendo un valor aproximado.
Se identificó en los documentos encontrados, las tecnologías más utilizadas para el
aprovechamiento de residuos orgánicos y obtención de energía, tanto en industrias
como en los pequeños procesos productivos rurales.
De todo el proceso de búsqueda de la información se logró dar un punto de vista acerca
del conocimiento de las entidades en materia de energías alternativas, y la disposición
y aprovechamiento de los residuos orgánicos agrícolas en el país.
CAPITULO 2
En el presente capitulo se exponen los resultados obtenidos en la investigación, cumpliendo
con el objetivo específico planteado, para la determinación de la producción de biomasa
residual agrícola, estableciendo las alternativas o procesos en los cuales son dispuestos los
residuos.
Producción biomasa residual agrícola
En el trabajo de investigación del acompañamiento en la determinación del estado del arte de
la producción de biomasa en el sector rural colombiano, se obtuvieron resultados en cuanto al
ejercicio de investigación. Se determina la producción por departamentos de biomasa residual
agrícola nacional, estableciendo un conjunto de productos agrícolas, caracterizados por ser los
más representativos por regiones del país, así mismo son los productos que mayores residuos
generan en sus procesos de producción y transformación.
El estudio y análisis de la producción, se realizó de acuerdo a la información recolectada de los
productos para el año 2015 en el Departamento Administrativo Nacional de Estadística
(DANE), continuación se presentan las respectivas tablas donde se determinó la cantidad de
residuos anuales generados y la evaluación de su potencial energético, la determinación de este
potencial se realizó en base al atlas de potencial energético de la biomasa en Colombia del
Ministerio de Minas y Energía con participación de la Unidad de Planeación Minero Energética
(UPME).
CAFÉ
El café cuenta con producciones representativas en 22 departamentos, según las estadísticas
del DANE, el departamento del Huila presentó mayor producción para el año 2015 con un
estimado de 209,336 toneladas anuales y 104.426 hectáreas cosechadas, así mismo, su cantidad
de residuos generados fue de 1.122.124 con un potencial energético de 10.908 TJ/año. El café
es considerado por su calidad, un producto representativo del país en el comercio internacional,
es cosechado en diversas regiones del país, en las etapas de su procesamiento, el 60%
constituye la cantidad de materia residual.
En la búsqueda de compensación de los recursos, cada vez más, se buscan alternativas de
aprovechamiento de la materia orgánica y producción de energías alternativas, en el caso del
café, se realiza compostaje, se produce biogás donde se mezclan otros residuos provenientes
de otras actividades, como las pecuarias para consumo local. En la actualidad se estudian otras
opciones a partir de la composición de la pulpa y cascara del café, para producir miel y haría
de los residuos respectivamente.
En Colombia el cultivo de caña se encuentra repartido entre la caña panelera y la caña
azucarera, el área sembrada para el azúcar es de 176.000 ha, de las cuales cerca de 41.000 ha,
están orientadas para la producción de etanol y se encuentran en los departamento de Risaralda,
Cauca y Valle del Cauca. (Ruiz, y otros, 2011)
Los ingenios azucareros aportan en área sembrada cerca de 50.000 ha y el área restante se
encuentra en manos de proveedores que venden la caña a los mismos ingenios. En el caso de
la panela se tienen aproximadamente 260.000 ha. (Ruiz, y otros, 2011) Estas actividades de
producción de panela y azúcar, como se evidencia anteriormente representan la disposición de
numerosos territorios para su producción; por razones económicas o preservación de los
recursos en busca del desarrollo, cada vez emergen nuevas técnicas de aprovechamiento y
generación de energía limpia.
Los residuos por año de esta práctica industrial ascienden a 5,051.248 toneladas (Hernández,
Atlas de potencial energético de la biomasa residual en Colombia, 2011). El mucilago de café
se genera en la etapa del desmucilaginado y en base húmeda representa alrededor del 15% de
del peso del fruto seco, los tallo del café provenientes de la renovación de cafetales se generan
en una proporción cercana a 0,6 Kg/Kg de café procesado (Castro Y. P., 2014) estos residuos
son utilizados como sustrato en el cultivo de hongos comestibles y medicinales.
Tabla 2: Área sembrada, producción, Cantidad de residuos y potencial energético del café
por departamento
Departamento Área en
edad
productiva
(ha)
Producción
(t/año)
Cantidad
de
Residuo
(t/año)
Potencial
Energético
(TJ/año)
Total 22
departamentos
618,241 902,183 4,836,058 47,012
Antioquia 101,900 207,897 1,114,410 10,833
Bolívar 500 139 745 7
Boyacá 4,739 3,057 16,387 159
Caldas 62,553 105,878 567,548 5,517
Cauca 58,483 71,304 382,218 3,716
Cesar 4,207 2,839 15,218 148
Cundinamarca 17,742 11,059 59,281 576
Huila 104,426 209,336 1,122,124 10,908
La Guajira 4,817 1,243 6,663 65
Magdalena 13,880 11,205 60,063 584
Meta 260 321 1,721 17
Nariño 25,434 25,232 135,254 1,315
Norte De
Santander
15,708 7,717 41,366 402
Quindío 16,967 24,147 129,437 1,258
Risaralda 44,208 63,541 340,605 3,311
Santander 40,107 41, 226 220,988 2,148
Sucre 0 0 0 0
Tolima 60,919 76,285 408,918 3,975
Valle Del Cauca 40,685 38,668 207,276 2,015
Casanare 706 1,091 5,848 57
Fuente: Departamento Administrativo Nacional de Estadística, 2015
PLATANO
El plátano se incorpora en uno de los productos agrícolas con mayor cosecha en ciertas regiones
del país, para el año 2015 se presentó mayor producción en el departamento de Antioquia con
251.776 toneladas producidas, un total de área cosechada de 33.254 hectáreas, en la mayoría
de los productos agrícolas se genera más cantidad de residuos que de producción; el plátano
determinó aproximadamente 1.548.423 toneladas de residuos, del plátano junto con el banano
se genera más cantidad de residuos pues son cultivos transitorios, es decir, tienen que ser
plantados nuevamente; toda la plana se considera residuo luego de la cosecha, estos residuos
no son aprovechados eficientemente, pues en la mayoría de los casos se disponen como abono
para cosecha por la descomposición de los mismos.
Existen diversas disposiciones adecuadas para los residuos procedentes del plátano, la cascara
se procesa para fabricar harina ya sea como concentrado para alimento de animales, en algunos
casos el tallo y su cubrimiento sirven en la fabricación de fibras y embalajes, también se
producen lixiviados a partir del raquis del plátano para el manejo de algunas enfermedades en
las plantas y como suplemento para la fertilización de los cultivos.
Tabla 3: Área sembrada, producción, Cantidad de residuos y potencial energético del
plátano por departamento
Departamento Área en
edad
productiva
(ha)
Producción
(t)
Cantidad
de
Residuo
(t/año)
Potencial
Energético
(TJ/año)
Total 22
departamentos
185,291 1,235,400 7,597,711 4,339
Antioquia 33,254 251,776 1,548,423 884
Atlántico 18 10 62 0
Bolívar 2,528 16,928 104,107 59
Boyacá 1,361 7,090 43,604 25
Caldas 12,086 83,020 510,573 292
Cauca 6,709 10,697 65,787 38
Cesar 1,098 8,552 52,595 30
Córdoba 10,240 94,800 583,020 333
Cundinamarca 3,344 12,226 75,190 43
Huila 12,951 88,086 541,729 309
La Guajira 18 157 966 1
Magdalena 367 3,754 23,087 13
Meta 6,304 130,659 803,553 459
Nariño 6,081 44,597 274,272 157
Norte De
Santander
3,643 22,334 137,354 78
Quindío 14,449 156,141 960,267 548
Risaralda 19,082 101,273 622,829 356
Santander 10,619 61,232 376,577 215
Sucre 1,396 10,191 62,675 36
Tolima 17,770 58,521 359,904 206
Valle Del
Cauca
20,323 57,618 354,351 202
Fuente: Departamento Administrativo Nacional de Estadística, 2015
CAÑA PANELERA
La caña panelera genera gran cantidad de residuos, tanto en el área de cosecha como en
procesos de extracción y elaboración de la panela, estos residuos pueden ser aprovechados en
distintas técnicas y tecnologías para generar energía, en su mayoría, el bagazo es utilizado
como combustible en el proceso de obtención de la panela, aun así, cantidades materia
residual no tienen una disposición beneficiosa o adecuada, en los sectores donde se tienen
sistemas convencionales de producción de panela. La caña panelera tuvo el año 2015 mayor
producción en el departamento de Antioquia con una producción de 427,172 toneladas anuales,
un total de residuos que superan el número de la producción evidentemente de 2, 682,642
toneladas anuales, con un total de potencial energético de 22.856 TJ/año, cantidad que puede
ser aumentada si se establecen sistemas de aprovechamiento de cada uno de los residuos que
se generan.
Tabla 4: Área sembrada, producción, Cantidad de residuos y potencial energético de la caña
panelera por departamento
Departamento Área en
edad
productiva
(ha)
Producción
(t)
Cantidad
de
Residuo
(t/año)
Potencial
Energético
(TJ/año)
Total 22
departamentos 146,957 990,908 6,222,907 53,018
Antioquia 37,882 427,172 2,682,642 22,856
Bolívar 210 420 2,638 22
Boyacá 15,367 82,372 517,297 4,407
Caldas 7,319 29,198 183,364 1,562
Cauca 10,486 37,568 235,927 2,010
Cesar 882 12,792 80,334 684
Córdoba 9 34 214 2
Cundinamarca 22,610 95,141 597,486 5,091
Huila 7,590 45,435 285,332 2,431
La Guajira 193 773 4,854 41
Magdalena 196 1,570 9,860 84
Meta 0 0 0 0
Nariño 9,662 69,918 439,085 3,741
Norte De
Santander
6,183 21,543 135,290 1,153
Quindío 668 7,015 44,054 375
Risaralda 3,107 11,830 74,292 633
Santander 14,382 94,193 591,532 5,040
Sucre 54 329 2,066 18
Tolima 7,253 29,256 183,728 1,565
Valle Del
Cauca
2,904 24,349 152,912 1,303
Fuente: Departamento Administrativo Nacional de Estadística, 2015
ARROZ
En la actualidad se estudian y realizan procesos de gasificación con los residuos de la
producción arrocera, además de esta tecnología se pueden realizar distintas técnicas, como el
compostaje, el cual es viable en el proceso de aprovechamiento y fertilización del mismo
cultivo, algunas industrias utilizan los residuos como subproducto a la venta, para otras
actividades que no generan un aprovechamiento energético. Los residuos asociados al cultivo
de arroz son aproximadamente 6.3 millones toneladas/año (Hernández, Atlas de potencial
energético de la biomasa residual en Colombia, 2011) cuando los residuos no tienen una
disposición adecuada, causan problemas ambientales y deterioros en la salud de las personas,
que se ven expuestas a la dispersión de polvo procedente de la cascarilla, aunque estos residuos
se comercialicen como subproducto para los establos o galpones de avicultura, estas
disposiciones no tienen la capacidad de abarcar toda la biomasa generada.
Tabla 5: Área sembrada, producción, Cantidad de residuos y potencial energético del arroz
por departamento
Departamento Área en
edad
productiva
(ha)
Producc
ión
(t/año)
Cantidad
de
Residuo
(t/año)
Potencial
Energético
(TJ/año)
Total 22
departamentos 3,781 10,376 26,459 117,232
Antioquia 329 658 1,678 7,434
Bolívar 215 1,019 2,598 11,513
Boyacá 6 3 8 34
Córdoba 1,284 5,433 13,854 61,384
Nariño 32 87 222 983
Sucre 1,916 3,176 8,099 35,884
Fuente: Departamento Administrativo Nacional de Estadística, 2015
MAIZ
Los residuos procedentes de la cosecha de maíz, contienen un alto poder calorífico en los
procesos de combustión, luego de ser sometidos a un pre acondicionamiento de secado; estos
residuos de composición orgánica al igual que los mencionados anteriormente, son utilizados
en procesos de compostaje, las cosechas generan gran cantidad de residuos incluso más que la
cantidad que se produce de maíz, para el año 2015 en Colombia según la encuesta nacional
agropecuaria se produjeron en total 631.342 toneladas, con una cantidad de residuos de 893.348
toneladas anuales de residuos aproximadamente.
Tabla 6: Área sembrada, producción, Cantidad de residuos y potencial energético del maíz
por , departamento
Departamentos
Área
Cosechada
(Hectáreas)
Producción
(Toneladas)
Cantidad
de
Residuo
(t/año)
Potencial
Energético
(TJ/año)
Total 22
departamentos 201,743 631,342 893,348 9,599
Antioquia 2,600 3,163 4,476 48
Atlántico 5,022 4,584 6,486 70
Bolívar 17,283 27,957 39,559 425
Boyacá 10,807 18,968 26,840 288
Caldas 567 596 843 9
Cauca 7,679 14,823 20,975 225
Cesar 11,778 31,389 44,415 477
Córdoba 40,243 161,836 228,998 2,461
Cundinamarca 13,640 34,872 49,344 530
Huila 5,584 27,049 38,274 411
La Guajira 1,186 1,193 1,688 18
Magdalena 11,013 13,330 18,862 203
Meta 14,277 84,890 120,119 1,291
Nariño 12,621 21,959 31,072 334
Norte De
Santander
3,250 5,884 8,326 89
Quindío 655 1,562 2,210 24
Risaralda 5,965 28,690 40,596 436
Santander 6,548 10,299 14,573 157
Sucre 3,942 5,466 7,734 83
Tolima 15,225 65,387 92,522 994
Valle Del
Cauca
11,009 64,696 91,545 984
Casanare 849 2,747 3,887 42
Fuente: Departamento Administrativo Nacional de Estadística, 2015
Residuos forestales
Los residuos provenientes de las actividades de extracción de madera se consideran una fuente
importante de biomasa para la generación de energía, sin embargo, se estima que de cada árbol
extraído para la producción de madera sólo se aprovecha comercialmente un 20%
aproximadamente y un 40% es dejado en el campo, en lo que corresponde a ramas y raíces, el
otro 40% representan los residuos como astillas, corteza y serrín del proceso de aserrado
(Creus, 2014) al igual que otras actividades de producción que transforman materias primas,
las cantidades de residuos generados llegan a ser más abundantes, en donde gran parte de los
residuos no son aprovechados, en el caso del proceso de aserrado el residuo es aprovechado
para la generación de calor, en sistemas de combustión directa, otros en las diferentes industrias
son utilizados en la generación de vapor, en cuanto al tipo de técnica o tecnología que se deba
implementar para el aprovechamiento de estos residuos, deben desarrollarse en el lugar de
generación de los residuos, pues el transporte de estas materias representan costos altos.
Colombia cuenta con un gran potencial de más de 17 millones de hectáreas con aptitud forestal,
esta extensión de tierra no invade el bosque nativo, ni compite con tierras dedicadas a la
agricultura, según un estudio realizado por la Corporación Nacional de Investigación y
Fomento Forestal (CONIF) para el año 2008, solo se usaba el 2,06% del potencial forestal del
país, de las 114 millones de hectáreas de extensión del país, existe un potencial para el
desarrollo de proyectos forestales de 17 millones de hectáreas, de las cuales sólo son utilizadas
en plantaciones forestales comerciales 350.000 hectáreas (Martínez & Mora, 2014)
CAPITULO 3
A continuación se presentan las técnicas y tecnologías implementadas para la obtención de
energía a partir de la biomasa residual, la información es procedente de la investigación
realizada en las instituciones académicas, en cuanto a investigaciones de procesos de
aprovechamiento de la biomasa a futuro no se encontraron, sin embargo, se especifican algunas
técnicas en el capítulo anterior, en cuanto a la generación de productos a partir de los residuos.
Procesos y tecnologías de transformación de biomasa residual
La biomasa residual es procesada para ser utilizada en algún aplicativo energético, los métodos
y procesos más comunes de conversión de la biomasa en energía en la actualidad son:
Ilustración 2: Tecnologías de transformación de la biomasa
Fuente: biomasa residual vegetal: tecnologías de transformación y estado actual (Martinez,
2014)
Procesos Físicos
son los que implican cambios de las características físicas sobre la biomasa y están asociados
a las fases primarias de la transformación, dentro de lo que puede denominarse fase de
acondicionamiento para su posterior proceso de aprovechamiento como son el astillado
molienda, trituración, secado, desinfección y compactación lo cual hace eficaz el producto en
la tecnología a la cual se somete la biomasa, estos acondicionamientos físicos se deben realizar
para asegurar el uso del material para fines energéticos debido a que las características iniciales
de la biomasa son adversas al potencial de aprovechamiento como el gran tamaño de la piezas,
la falta de uniformidad, elevado contenido de agua y baja densidad.
Procesos termo-químicos
La biomasa residual es quemada bajo condiciones controladas, provocando que se rompa su
estructura química en compuestos más concentrados que pueden ser gaseosos, líquidos y/o
sólidos.
BIO
MA
SA
Biológicos Fermentación Bioetanol
Digestión Biogas
Químicos
Esterificacíon Biodiesel
Modificación Quimica
Biolubricantes
termoquimicos
Pilorisis Gas Combustible
Gasificación H2, CO, CH4
Combustión Bio-oil
Alta Presión hidrocarburos
Tecnología de gasificación térmica
La gasificación térmica de biomasa incluye cuatro procesos principales: secado, pirolisis,
reducción (gasificación) y combustión. Durante el secado, la humedad que contiene la biomasa
se evapora para producir biomasa seca. Luego se calienta para volatizar la materia volátil
(pirolisis) y producir carbón, el cual reacciona con algunos gases producidos como materia
volátil y con el agente oxidante para la generación de productos secundarios. (Collazos, 2015)
Combustión
Es un proceso químico, en el cual un combustible se oxida por medio de un agente comburente,
produciendo un incremento notable de la luz y calor. La combustión es un proceso de
transformación de energía química en calor, presente en calderas, hornos, secadores o en la
generación de electricidad (Navas, 2008). La combustión representa una de las distintas
tecnologías de aprovechamiento de la biomasa, por lo cual es una de las que más se implementa
en la generación de la misma, en el aprovechamiento de los procesos del producto del cual se
deriva.
De acuerdo a la composición de la biomasa al contener carbono e hidrogeno en su composición
química, funciona como combustible, evidentemente la biomasa no aporta igual poder
calorífico que un hidrocarburo, sin embargo, a diferencia de la implementación de
combustibles fósiles con presencia de azufre, son energías alternativas que no causan efectos
adversos severos al medio ambiente.
En la combustión en algunos casos se determina el porcentaje de cenizas, según (Salgado,
2010) indica la cantidad de materia solida no combustible por kilogramo del material, conocer
el porcentaje de cenizas es una alternativa adicional, pues, en algunos casos, las cenizas de
algunos residuos orgánicos, pueden ser utilizadas como un aditivo en la mezcla de concreto o
para la fabricación de filtros de carbón activado.
Pirolisis
Consiste en la descomposición química de la materia orgánica sometida a altas temperaturas
en ausencia de oxígeno, el proceso genera cambios simultáneos de composición química
y estado físico, los cuales son irreversibles. De tal tecnología se obtiene a partir de la biomasa,
carbón, metano, monóxido de carbono e hidrogeno molecular. (Martinez, 2014)
Gasificación
Comprende un sistema termoquímico en el que un determinado residuo orgánico es
transformado en un gas combustible de bajo poder calorífico, mediante una serie de reacciones
que ocurren a una temperatura determinada en presencia de un agente gasificante ya sea agua,
oxigeno o vapor de agua, para este procesos existen distintos equipos gasificadores que
aprovechan la materia orgánica, de la gasificación se obtiene energía mecánica y eléctrica
(Morales, y otros, 2011). Esta energía se deriva de los procesos o reacciones mencionadas
anteriormente en presencia de oxigeno o aire de los cuales se obtienen gases de diferentes
características, gas medio y gras pobre respectivamente, que son sometidos a otros procesos
para obtención de la energía. (Pérez, Borge, & Agudelo, 2010)
Procesos Biológicos
Permiten la descomposición de la materia orgánica por la acción directa de microorganismos
o de sus enzimas, los más utilizados son los procesos la digestión anaeróbica y la fermentación
alcohólica. (Navas, 2008) la digestión anaerobia es comúnmente utilizadas en las actividades
pecuarias para el aprovechamiento del estiércol de los animales las cuales son mezcladas con
cierta proporción de agua dependiendo del tipo heces, a partir de esta técnica se genera biogás,
existen diferentes tipos de biodigestores, en Colombia el más implementado es el biodigestor
tipo salchicha, la generación de biogás es utilizada en las cocinas industriales para la
preparación de alimentos o en otro caso son sometidos a otro proceso para la generación de
energía eléctrica.
Los combustibles alcohólicos son elaborados a partir de la fermentación de azucares como el
etanol más comúnmente conocido como bioetanol, una alternativa con la finalidad de reducir
el uso hidrocarburos, este combustible se obtiene a partir de la caña de azúcar, la yuca amarga
que es mezclado con la gasolina, el etanol en la actualidad del país es considerado una
alternativa para el aprovechamiento de residuos y la reducción de gases efecto invernadero.
El compostaje es un método de tratamiento de residuos sólidos urbanos, agrícolas e
industriales, basado en la degradación bioquímica de la fracción orgánica biodegradable de los
mismos, que permite convertirla en una sustancia similar al humus (Macías, 2002)
Los actuantes en estos procesos de compostaje, son los microorganismos, en especial los
celulósicos por disponer e estos medios de abundante celulosa y compuestos a fines
(hemicelulosa, lignina) (Mirabelli, 2008) Los materiales utilizados en el compostaje pueden
ser: rastrojos, césped seco, cáscaras de frutos y semillas, hojas, virutas, aserrín y muchos más,
en algunos casos estos materiales son mesclados con heces de animales de granja o tierra.
Procesos químicos
Dentro de los procesos químicos de la biomasa se encuentran:
La hidrolisis acida es un proceso químico que mediante la utilización de catalizadores ácidos
transforma los componentes presentes en el bagazo de la caña de azúcar como los polisacáridos
para obtener bioetanol.
La transesterificación consiste en un proceso de hacer reaccionar los aceites vegetales con un
alcohol (metanol o etanol), produce un éster los cuales son compuestos orgánicos derivados
del petróleo o inorgánicos cuyas propiedades fisicoquímicas como la densidad y viscosidad
son semejantes a los del fuel ligero que comprende una fracción del petróleo que se obtiene
como residuo en la destilación fraccionada, la cual consiste en un proceso químico de
separación de sustancias homogéneas de líquidos mediante el calor pudiéndose emplear en
motores Diésel. (Serrano & Lesmes, 2016)
La disposición de los residuos en rellenos sanitarios genera gases combustibles por la
fermentación de los mismos, los gases son una mezcla de metano con dióxido de carbono, en
algunos rellenos sanitario son extraídos para la generación de energía eléctrica y ser vendida
a la red pública. Este sistema seria extremadamente provechoso si los residuos fueran separados
en la fuente, se generaría enormes volúmenes de gas, que requieren diferentes mecanismos y
dispositivos de aprovechamiento, en lugar de ser quemado emitiendo sustancias toxicas a la
atmosfera.
7. ANALSIS DE RESULTADOS
Durante la ejecución del proceso de la pasantía se obtuvieron diversos resultados, que aportaron
a la formación conceptual del tema en materia, de igual manera, se identificaron algunas
falencias que presentan las entidades públicas y privadas, en el momento de brindar
información a los usuarios, acerca de temas específicos que deberían conocer por las
actividades que realizan y la función que cumplen.
De acuerdo a los resultados obtenidos sobre la generación de residuos orgánicos de los
productos analizados, según la producción del año 2015 suministrada por el Departamento
Administrativo Nacional de estadística, en todos los artículos la cantidad de residuos generados
superan significativamente la cantidad de producción con tal del articulo comercializado;
también se evidencia que cada región del país se destaca por la producción de un determinado
producto, es decir, el departamento de Antioquia representa alta producción de caña panelera
junto con el plátano, el departamento de córdoba registra alta producción para el año 2015 en
arroz y maíz, así junto con los demás departamento.
En el país uno de los procesos más utilizados para el aprovechamiento de los residuos orgánicos
en el caso de la producción panelera, es la combustión directa del bagazo en la alimentación de
las calderas, sin embargo, el residuo no es utilizado completamente, en algunos casos se elabora
papel a partir de estas materias por sus propiedades físicas. Los residuos provenientes de las
actividades agrícolas, también son aprovechados en procesos de compostaje, lombricultura o
generación de biogás, generalmente son mezclados con residuos de las actividades pecuarias,
es decir, las heces de los animales con el fin de mejorar su rendimiento.
En algunas técnicas y tecnologías los residuos debido a su alto contenido de humedad, son
sometidos a un proceso de acondicionamiento o secado, con el fin de hacerlos más eficaces en
la producción de energía debido a su poder calorífico.
A nivel industrial se desarrollan procesos de cogeneración a partir del proceso de
transformación del producto, es el caso de los ingenios, también se realizan procesos
gasificación de los residuos en las industrias arroceras, otras disposiciones se le dan a estos
residuos como el tamo considerados subproductos.
En general son grandes cantidades de residuos orgánicos, los cuales no son aprovechados
energéticamente, debido a la dificultad para exceder al conocimiento sobre las posibles
técnicas y tecnologías de trasformación de los mismos, al igual que las que se está desarrollando
en la actualidad son a nivel industrial, donde se tiene que invertir un gran capital para la
implementación de un proceso de aprovechamiento.
En la actualidad se conoce la generación de energía a partir de la biomasa, de los cultivos
energéticos para la producción de biocombustibles, lo cual no puede llamarse una alternativa
sustentable debido a los efectos negativo que estos cultivos causan sobre el suelo, además que
desplazan la producción de productos agrícolas. Las nuevas alternativas de generación de
energía buscan la vinculación a un proceso, de las materias que ya cumplieron su función o
resultaron de otras actividades económicas o de producción.
8. EVALUACION Y CUMPLIMIENTO DE LOS OBJETIVOS DE LA
PASANTIA
Los objetivos fijados para la presente pasantía, fueron establecidos con el fin de determinar y
analizar el estado y características de la biomasa residual producida en actividades agrícolas y
forestales del país en el sector rural; en el exitoso cumplimiento de los mismos se ejecutó una
metodología que describe las actividades realizadas para el desarrollo de cada uno de los
objetivos planteados, atendiendo de igual manera a las observaciones y recomendaciones
expresadas por el director externo en cuanto al trabajo de investigación realizado y el trabajo
escrito realizado.
En cuanto al cumplimiento de los objetivos en la identificación, búsqueda y recopilación de la
información, se presentaron diversos inconvenientes con las entidades a las cuales se acudió
para tal fin, puesto que, por parte de las mismas en algunos casos no se obtuvo ninguna
información que aportara al cumplimiento del objetivo planteado, sin embargo, otras entidades
por el contrario aportaron información sustancial.
El análisis de la información, se realizó acudiendo a diferentes fuentes de información
determinando así los aspectos más relevantes que aportaran al cumplimiento de los objetivos
específicos planteados, con referencia a la identificación de las alternativas, técnicas y
tecnologías que se utilizan actualmente en el país para la generación de energía a partir de los
residuos sólidos orgánicos provenientes de las actividades agrícolas y forestales.
9. CONCLUSIONES
En este momento en pleno siglo XXI en donde Colombia es uno de los países
involucrados y pioneros de los objetivos del milenio; las entidades cuyo alcance y
responsabilidad compete el medio ambiente y la sostenibilidad, no muestran
organización en el manejo de la información, una gran deficiencia que dificulta el
desarrollo y globalización de dicha información, por lo cual la búsqueda documental
que se realizó no dio muy buenos frutos, sin embargo, se identificaron las principales
características de la biomasa residual en el sector rural Colombiano.
Del trabajo de investigación realizado, se pudieron identificar varios aspectos
planteados en los objetivos, se identificó la cantidad de biomasa residual producida en
un año, estos valores son aproximados y no definen la biomasa residual total producida
ya que son datos tomados a nivel industrial, evidentemente no se pudo acceder a
información en producción de residuos de los pequeños productores, de los datos
tomados se evaluó el potencial energético estableciendo como referencia el atlas del
potencial energético de biomasa en Colombia, pues no haber sido determinado de esta
manera, tendrían que haberse desarrollado estudios fisicoquímicos de los residuos, de
los cuales el proyecto no tiene alcance.
Se identificaron las técnicas y tecnologías que se implementan para la generación de
energía a partir de la biomasa residual, en Colombia se destacan los procesos de
cogeneración y gasificación a nivel industrial en la transformación de los productos
agrícolas, por otra parte en las pequeñas fincas de producción agrícola, aprovechan los
residuos agrícolas y animales en la elaboración de compostaje o producción de biogás
mediante la implementación de biodigestores caseros tipo salchicha.
Se evidenció en lo indagado en la Unidad de Planeación Minero Energético (UPME),
proyectos de energías alternativas, ya sea partir de la biomasa o las demás fuentes que
se conocen, son desarrollados e implementados gracias a la ley 1715 del 2014, en la
que se regula la integración de las energías renovables no convencionales al Sistema
Energético Nacional, dicha ley establece incentivos referentes a la reducción de
impuestos, a las personas naturales o jurídicas que presenten proyectos de energías
alternativas ante la UPME.
Los proyectos de energías alternativas a partir del aprovechamiento de la biomasa
residual, generarían grandes benéficos e impactos positivos, pues Colombia cuenta con
un gran potencial para producción agrícola, pecuaria, forestal y demás actividades del
sector primario que abundan en el país, estas actividades diariamente generan enormes
cantidades de residuos orgánicos, los cuales en su mayoría no se aprovechan para la
generación de energía. La disposición y vertimiento de estos residuos causan pérdidas
tanto económicas como ambientales, estas alternativas reintegrarían los residuos a otros
procesos disminuyendo los aspectos negativos mencionados anteriormente.
10. RECOMENDACIONES
Es fundamental que la universidad continúe estableciendo convenios con las diferentes
entidades que permitan desarrollar procesos de investigación, enfocados al
fortalecimiento de los conocimientos adquiridos durante el desarrollo del pregrado y a
que se establezcan nuevos conceptos que determinen el estado actual de los temas que
se analicen.
Se recomienda a la universidad seguir brindando la posibilidad de realizar pasantías en
la Fundación Planeta Vivo Bta, pues es una entidad que genera el espacio para que los
estudiantes desarrollen habilidades de investigación y análisis de información, forjando
puntos críticos.
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