Valorización de la borra de café (Coffea arabica) mediante tecnologías de conversión energética: análisis técnico y ambiental

El sector cafetero genera volúmenes significativos de residuos orgánicos, principalmente en forma de borra de café (BC), cuya valorización energética mediante tecnologías Waste-to-Energy (WTE) es clave para el desarrollo de una matriz energética más limpia y circular. La elección de la tecnología WT...

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Autores:: Herrera Calderón, Maria Daniela

Tipo de recurso:: https://purl.org/coar/resource_type/c_7a1f

Fecha de publicación:: 2025

Institución:: Universidad El Bosque

Repositorio:: Repositorio U. El Bosque

Idioma:: spa

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description	El sector cafetero genera volúmenes significativos de residuos orgánicos, principalmente en forma de borra de café (BC), cuya valorización energética mediante tecnologías Waste-to-Energy (WTE) es clave para el desarrollo de una matriz energética más limpia y circular. La elección de la tecnología WTE más adecuada requiere un análisis complejo. En este estudio se compararon tres tecnologías: gasificación, pirólisis y digestión anaerobia (DA), aplicadas a la BC. Mediante simulaciones en Aspen Plus, la pirólisis a ~500 °C y la gasificación a 950–1000 °C mostraron potenciales energéticos de hasta 2.100 y ~2.000 kWh/ton BC, respectivamente. En contraste, el potencial teórico de metano calculado para la DA correspondió a 1.501 kWh/ton BC. En términos económicos, la DA con comercialización de digestato fue la alternativa más viable (VPN: USD 166.868; TIR: 40 %). A nivel ecológico, la DA presentó el mejor desempeño, con menores impactos en las categorías de calentamiento global, acidificación y eutrofización. Finalmente, una evaluación multicriterio mediante el método AHP identificó a la DA como la alternativa WTE óptima (46 % de prioridad), seguida por la pirólisis (30 %). Se concluye que la DA constituye la solución integralmente más sostenible, al ofrecer un balance óptimo entre los aspectos económicos, ecológicos y técnicos evaluados. La pirólisis podría ser considerada por su alto rendimiento energético, mientras que la gasificación podría ofrecer una menor barrera de inversión inicial. Este estudio apoya la toma de decisiones orientadas a la adopción de tecnologías WTE, promoviendo la gestión sostenible de residuos del café.
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spelling	Botello Suárez, Wilmar AlirioHerrera Calderón, Maria Danielahttps://orcid.org/0000-0001-8801-51242025-06-04T19:45:57Z2025-06-04T19:45:57Z2025-05https://hdl.handle.net/20.500.12495/14553instname:Universidad El Bosquereponame:Repositorio Institucional Universidad El Bosquerepourl:https://repositorio.unbosque.edu.coEl sector cafetero genera volúmenes significativos de residuos orgánicos, principalmente en forma de borra de café (BC), cuya valorización energética mediante tecnologías Waste-to-Energy (WTE) es clave para el desarrollo de una matriz energética más limpia y circular. La elección de la tecnología WTE más adecuada requiere un análisis complejo. En este estudio se compararon tres tecnologías: gasificación, pirólisis y digestión anaerobia (DA), aplicadas a la BC. Mediante simulaciones en Aspen Plus, la pirólisis a ~500 °C y la gasificación a 950–1000 °C mostraron potenciales energéticos de hasta 2.100 y ~2.000 kWh/ton BC, respectivamente. En contraste, el potencial teórico de metano calculado para la DA correspondió a 1.501 kWh/ton BC. En términos económicos, la DA con comercialización de digestato fue la alternativa más viable (VPN: USD 166.868; TIR: 40 %). A nivel ecológico, la DA presentó el mejor desempeño, con menores impactos en las categorías de calentamiento global, acidificación y eutrofización. Finalmente, una evaluación multicriterio mediante el método AHP identificó a la DA como la alternativa WTE óptima (46 % de prioridad), seguida por la pirólisis (30 %). Se concluye que la DA constituye la solución integralmente más sostenible, al ofrecer un balance óptimo entre los aspectos económicos, ecológicos y técnicos evaluados. La pirólisis podría ser considerada por su alto rendimiento energético, mientras que la gasificación podría ofrecer una menor barrera de inversión inicial. Este estudio apoya la toma de decisiones orientadas a la adopción de tecnologías WTE, promoviendo la gestión sostenible de residuos del café.Ingeniero AmbientalPregradoThe coffee sector generates significant volumes of organic waste, primarily in the form of coffee grounds (CW), whose energy recovery through waste-to-energy (WTE) technologies is key to developing a cleaner and more circular energy matrix. Selecting the most appropriate WTE technology requires a complex analysis. This study compared three technologies: gasification, pyrolysis, and anaerobic digestion (AD), applied to CW. Using Aspen Plus simulations, pyrolysis at ~500°C and gasification at 950–1000°C showed energy potentials of up to 2,100 and ~2,000 kWh/ton CW, respectively. In contrast, the theoretical methane potential calculated for AD was 1,501 kWh/ton CW. In economic terms, AD with digestate commercialization was the most viable alternative (NPV: USD 166,868; IRR: 40%). At the ecological level, AD presented the best performance, with the lowest impacts in the categories of global warming, acidification, and eutrophication. Finally, a multicriteria evaluation using the AHP method identified AD as the optimal WTE alternative (46% priority), followed by pyrolysis (30%). The conclusion is that AD constitutes the most comprehensively sustainable solution, offering an optimal balance between the economic, ecological, and technical aspects evaluated. Pyrolysis could be considered due to its high energy efficiency, while gasification could offer a lower initial investment barrier. This study supports decision-making aimed at adopting WTE technologies, promoting sustainable coffee waste management.application/pdfAttribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 Internationalhttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/Acceso abiertohttps://purl.org/coar/access_right/c_abf2http://purl.org/coar/access_right/c_abf2Análisis ambientalDigestión anaerobiaEnergía renovableGasificaciónPirólisisSimulación de procesos628Environmental analysisAnaerobic digestionRenewable energyGasificationPyrolysisProcess simulationValorización de la borra de café (Coffea arabica) mediante tecnologías de conversión energética: análisis técnico y ambientalValorization of coffee spent grounds (Coffea arabica) through waste to energy technologies: technical and environmental analysisIngeniería AmbientalUniversidad El BosqueFacultad de IngenieríaTesis/Trabajo de grado - Monografía - Pregradohttps://purl.org/coar/resource_type/c_7a1fhttp://purl.org/coar/resource_type/c_7a1finfo:eu-repo/semantics/bachelorThesishttps://purl.org/coar/version/c_ab4af688f83e57aaA. 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