Evaluación de la prefactibilidad técnico - económica de una planta de valorización energética de biomasa residual del cultivo de café en el suroeste de Antioquia

Abstract

RESUMEN : Pese al gran valor económico y social del cultivo de café a nivel nacional, la cadena productiva de café es una fuente de contaminación para el agroecosistema cafetero. En muchos casos, el potencial energético de la biomasa residual del cultivo no es aprovechado adecuadamente por desconocimiento y poco acceso a las tecnologías Waste to Energy (WtE) que permiten transformar la biomasa en bioenergía y bioproductos reduciendo impactos ambientales. Las regiones productoras de café en Antioquia no cuentan con información del potencial energético de la biomasa residual del cultivo de café en los últimos años, que permita la concepción proyectos bioenergéticos, por lo tanto, se seleccionó la región del Suroeste Antioqueño como zona de estudio para la evaluación de la prefactibilidad técnico-económica de una planta de valorización energética de residuos de café integrando tecnologías de gasificación y/o digestión anaerobia acopladas a motores de combustión interna, y considerando los incentivos tributarios de la Ley 1715 de 2014 y el Plan Nacional de Desarrollo 2018 – 2022 para sistemas de pequeña escala (< 100 kW). Inicialmente se estimó el potencial energético de la Biomasa Residual Agrícola (BRA) del cultivo de café (tallos, pulpa y cisco) empleándose la base de datos abiertos de la cadena productiva de café para el periodo de años de 2016 - 2018 del Ministerio de Tecnologías de la Comunicación y la Información (MinTic). Se encontró que la región del Suroeste de Antioquia presenta un Potencial Energético Geoespacial (PEG) promedio de (1 062 GWh/año), que corresponde principalmente a la energía primaria de los tallos de café (834 GWh/año). Al considerar un factor de disponibilidad del 65 % para cada tipo de residuo, el promedio del Potencial Energético Técnico (PE TEC) total fue de (691 GWh/año). Se encontró además que la región posee un Potencial de Generación de Electricidad (PGE) promedio de (621 GWh/año) cuando se considera la aplicación de la de gasificación. En total el Suroeste puede producir alrededor de 511 196 m3 de biogás aplicando la tecnología de digestión anaerobia, con un (PE TEC) promedio de 3.07 MWh/año y un (PGE) de 0.8 MWh/año. Según la evaluación económica y financiera realizada con el método de costos nivelados de electricidad conocido por sus siglas en inglés LCOE (Levelized Cost of Electricity -LCOE) a nivel internacional, las tecnologías evaluadas presentan menores costos nivelados de electricidad cuando se aplican incentivos tributarios de la Ley 1715 de 2014, se considera financiamiento con periodos de gracia de 5 años y se deprecian los activos del proyecto a 10 años (obras y equipos). Los sistemas de gasificación evaluados de 25 kW y 30 kW de All Power Labs y de 30 kW de Ankur Scientific (fabricantes internacionales), presentan menores costos por kW instalado (2 398 USD/kWh y 2 889 USD/kWh respectivamente) cuando se aplican incentivos tributarios de la Ley 1715 de 2014. El sistema de digestión anaerobia de 10 kW del fabricante local (GSV), presenta un mayor costo de inversión con incentivos tributarios debido a una menor potencia eléctrica instalada (4 721 USD/kW). Los costos nivelados de electricidad obtenidos para la tecnología de gasificación superan el promedio ponderado para la bioenergía, afectando la viabilidad de las plantas de valorización de biomasa (tallos/cisco) en el contexto cafetero. Sin embargo, la aplicación de incentivos tributarios de la Ley 1715 de 2014 puede favorecer la viabilidad técnica y económica de la tecnología de digestión anaerobia para el aprovechamiento de pulpa de café, al obtenerse costos nivelados de electricidad (0.082 USD/kWh) cercanos al LCOE promedio global de (0.076 USD/kWh) para la bioenergía. Según los análisis de sensibilidad, los costos nivelados de electricidad de los sistemas de gasificación son más sensibles a los cambios de los costos de operación y mantenimiento. Por su parte, la tecnología de digestión anaerobia es más sensible a los cambios en el costo específico de la tecnología. A la fecha, no se contaba a nivel nacional con estudios de costos nivelados de electricidad con incentivos tributarios para generación de energía aplicando tecnologías W t E a la biomasa residual del cultivo de café, por lo tanto, los resultados obtenidos son un insumo importante para investigaciones futuras y para la formulación de rutas de aprovechamiento considerando el potencial energético de la biomasa de interés en el Suroeste de Antioquia. Para investigaciones futuras, se recomienda realizar análisis de campo para determinar con más precisión la disponibilidad de la biomasa residual en los municipios con el mayor potencial bioenergético (Ciudad Bolívar, Andes, Salgar, Concordia, Betulia y Betania), con el fin de crear un repositorio de información más actual que permita tomar decisiones para la implementación de proyectos bioenergéticos. Las constantes propuestas en los modelos se toman como referencia para la estimación. Se recomienda estudios experimentales para determinar valores locales.