Desarrollo y evaluación energética de un sistema para compactación de residuos de cosecha de caña de azúcar (Rac)

Abstract

Los residuos agrícolas de corte (RAC) producidos por el cultivo de caña de azúcar representan una atractiva fuente de energía renovable para el sector energético colombiano, debido a su gran disponibilidad y sus múltiples rutas de aprovechamiento. No obstante, existen algunos desafíos logísticos que deben superarse para viabilizar el aprovechamiento de dicha biomasa. El alto contenido de humedad, la baja densidad aparente, la poca homogeneidad y la gran dispersión geográfica, son factores que incrementan los costos logísticos de transporte y almacenamiento. Estos factores adversos pueden ser reducidos considerablemente mediante procesos de secado y densificación. En esta dirección, en el presente trabajo se evaluó la operación de enfardado como método de densificación de RAC de caña de azúcar para su aprovechamiento energético. El objetivo de esta investigación fue desarrollar un sistema de densificación de RAC de caña de azúcar y evaluar el gasto energético durante su operación. Se diseñó y construyó un prototipo de enfardadora de pacas rectangulares, y se ejecutaron ensayos de compactación de RAC con tres diferentes tamaños de partícula y tres niveles de humedad. Las densidades aparentes del RAC enfardado fueron semejantes a las reportadas en la literatura, lo que indicó un funcionamiento exitoso del prototipo. La mayor densidad aparente (270 kg/m3) y el mayor consumo energético (9.13 kJ/kg) se alcanzaron con el RAC de cosecha manual de alta humedad. Estos resultados fueron 3.1 y 5.3 veces, respectivamente mayores a los encontrados para el RAC picado de baja humedad. Asimismo, la mayor densidad aparente encontrada fue entre 17% y 24% mayor a las reportadas en la literatura para RAC de caña de azúcar. El gasto energético del prototipo de enfardadora fue entre 5.9 y 6.25 veces menor a los reportados para enfardadoras comerciales. Esto se explica porque las enfardadoras comerciales consumen energía en múltiples funciones con las que no cuenta el prototipo, como el desplazamiento por el campo, la recolección de RAC y el amarrado de fardos. El análisis en base seca arrojó que un mayor tamaño de partícula y una menor humedad favorecen la densificación y mejoran la eficiencia del transporte de RAC enfardado. La eficiencia energética de la operación de enfardado, se estimó en 77.6%. Mientras que, la rentabilidad bruta calculada para la comercialización de los fardos fue de 23.4%. Por último, se encontró que la densidad aparente del RAC presenta una relación lineal e inversamente proporcional a las emisiones de CO2 y al costo del transporte. De esta forma, una mayor densidad aparente de los fardos aumenta la viabilidad económica y ambiental del enfardado como método de densificación.