Bioetanol a partir de residuos agrícolas | Hackatón Post Crisis COVID-19 Ecuador

Reto: Trabajo y empleo

Miembros: Alex Escobar, Paul Nicolas Maldonado Pinos, Alexander Mauricio

Mentor/es:

Problemáticas resueltas

Manejo de residuos
Uso del espacio público
Consumo responsable
Modelos económicos y productivos: economía colaborativa, circular, etc.
Producción agrícola
Emprendimiento
Movilidad y conectividad
Agricultura y fomento campesino
Espacios para la cultura
Alfabetización Mediática e Informacional

Resumen

El Ecuador es un país que depende en gran proporción de su producción agrícola por ende la cantidad de desechos es proporcional al tamaño de la producción. En este estudio lo que proponemos es usar los residuos de diferentes fuentes, que sean ricos en celulosa, para mediante un tratamiento sean capaces de producir Etanol, cuya demanda ha crecido debito a la crisis sanitaria que atraviesa el País. Varios estudios han validado la viabilidad de este proyecto, sin embargo, ahora es más importante dado que ciertos sectores productivos agrícolas han sido afectados por la paralización de actividades y ofrecemos una opción de generar recursos a partir de sus desechos.

Palabras clave: "Salud Preventiva" , "Salud Ocupacional" , "Trabajo colaborativo", "Desarrollo sostenible y modelos de producción y comercialización", "Comercialización Directa"

Introducción:

A lo largo de la historia, los seres humanos se han visto envueltos en varios retos; problemas de sanidad, medio ambiente, entre otros. Estos han puesto en evidencia la frágil economía global y llevado a replantear conceptos de cómo la sociedad puede combatir y prevenir futuras problemáticas.

Ha sido evidente que los sistemas de salud más golpeados a pesar de su gran soporte tecnológico han sido las potencias mundiales tanto de Asia, Europa, y Norteamérica. Sin embargo, a pesar de sus pocos casos reportados los sistemas de salud colapsados por su precaria sistematización han sido los de Latinoamérica. Consecuentemente, esto ha provocado que economías basadas en materias primas y en productos petrolíferos como el de Ecuador este en graves aprietos.

La extensión del Ecuador destinada para la producción agrícola fue del 19% para el 2016 (INEC,2016), de ésta la producción para exportación se basa en cuatro productos banano, cacao, café y flores, siendo la venta de estas últimas golpeadas fuertemente por la crisis sanitaria actual pues sus principales mercados destino son Estados Unidos, Italia, Reino Unido y Rusia (Muñoz,2010), según la Asociación Nacional de Productores y Exportadores de Flores del Ecuador (Expoflores), las ventas han caído un 60%, por cancelaciones de pedidos y por el cese de ventas del día (El comercio). Al ser uno de los mercados de exportación, la producción florícola en 2013 representó 44 000 empleos directos y 55 000 indirectos (Expoflores, 2013), dicha tendencia ha seguido en aumento un claro ejemplo es que para San Valentín de 2020 el Ecuador fue capaz de exportar 17 000 toneladas de rosas. (El Comercio, 2019)

Además, las medidas anunciadas por el gobierno para la activación de la economía es el distanciamiento, la limpieza y desinfección permanente de manos, ropa, celulares etc. Por lo que un producto que va a continuar siendo muy demandado son el alcohol y geles antisépticos e inclusive ser considerado un material de uso cotidiano en especial para trabajos de contacto continuo con clientes como mercados, tiendas de barrio, médicos, personal de seguridad pública y privada, repartidores y transportistas.

Es así como este proyecto se plantea la producción de bioetanol mediante el uso de la materia prima del sector agrícola entre ellas los residuos de rosas, como sus tallos y de los productos secundarios del café y cacao como las cáscaras, además del aserrín y desechos producidos por la industria maderera.

Es importante recalcar que el uso de alcohol antiséptico de una grado mayor al 70% es requerido como norma de higiene para evitar el contagio del virus. Específicamente, la desinfección de las manos debe llevarse a cabo como si se estuviera lavando las manos y dejar secar el alcohol, según expertos al minuto el alcohol desactiva al virus. Para la desinfección de superficies y alimentos también es requerido alcohol al 70% o en su defecto cloro al 0.1% o agua con jabon. La ventaja del alcohol es que puede ser llevado en pequeños frascos, facilitando su uso cotidiano. (El universo, 2020)

Metodología:

Para la producción del bioetanol la biomasa necesita un pretratamiento que es el triturado. Después, se procede al reactor enzimático para su posterior fermentación Sphingomonas paucimobilis MK1 and Bacillus circulans MK2 (Kurakake, Ide, & Komaki, 2007). Una vez fermentado se puede realizar la destilación en una columna de destilación. Finalmente, se procede a la deshidratación con zeolita para la obtención máxima de bioetanol. La Figura 2 presenta el proceso que conlleva para la producción a gran escala de producto final. Para ello el diseño experimental de la planta consta de diferentes reactores de los cuales respecto a la demanda del producto puede ser diseñado y optimizado. Para la producción a gran escala se aproxima que los desechos de biomasa (materia prima) para la producción es de 4-5 m^3/día en tallos, hojas y botón de la flor, más 1 m^3/invernadero/dia. La conversión de etanol es del 20% en peso, la cual puede ser variable tendiendo a mejorar con respecto a su investigación. (Plan de manejo ambiental de desechos sólidos, n,d.)

Ahora, para el montaje de la planta de producción se estima un tamaño estándar el cual es de 30m². Dicha planta y su coste es asequible el cual necesitará un coste de inversión de 68 000 USD. El cual el costo de cada equipo necesario en dicha planta esta mostrada en la siguiente imagen.

Para la sostenibilidad de este proyecto la producción anual estimada por simulaciones automatizadas para su producción, El Portal Caña (Brasil) informa que el precio del bioetanol es de $3,389/L (octubre de 2017). Este valor es la base de cálculo de ingresos para la comercialización. Con el proceso automatizado se contabilizan ingresos anuales si genera 400 litros anuales de $2412,97, aunque este es el valor mínimo a destilar ya que de acuerdo con Núñez 2017, obtuvieron 10 litros de etanol con un proceso de destilación a partir 2 kg de materia con celulosa como el bagazo de caña por cada corrida. Podemos estimar que con 10000 litros anules se puede recuperar el capital alrededor de 5 años.

Modelo de Negocio CANVAS

Socios Clave:

Productores agrícolas de banano, rosas, caña, café, entre otros. GADs provinciales y cantonales. Compañías de transporte y distribución de mercadería.Compañías de entrega a domicilio.

Actividades Clave: Recolección y almacenamiento de residuos agrícolas. Producción de Etanol.Distribuidor de etanol en la región norte del Ecuador. Generación de material audiovisual de protocolos de seguridad y desinfección.

Propuesta de Valor: Generación de etanol a partir de residuos agrícolas desaprovechados (residuos de: caña, rosas, banano, cáscara de cacao, café entre otros). El etanol es un desinfectante versátil, además su uso es masivo en prevención del COVID 19. Generación de infografías de protocolos de desinfección para el uso de etanol. Etanol antiséptico de alta calidad de 70% de concentración, apto para desinfección. Los envases pequeños de fácil dosificación (Spray) y los grandes con sellado hermético.

Relación con Clientes: Se generará videos e infografías distribuidas en nuestras redes sociales y repartidores sobre los protocolos de desinfección con etanol. Se visibiliza la necesidad del etanol en redes sociales y una campaña de sensibilización y capacitación para nuestros consumidores finales.

Segmento de Clientes: Personas cuyo trabajo necesite desinfecciones constantes (Doctores, transportistas, repartidores, personal de seguridad, tenderos, entre otros. Empresas que necesiten protocolos de bioseguridad para su personal. Inicialmente en la región norte del país, Pichincha, Imbabura, Carchi, Esmeraldas).

Recursos Clave: Residuos de producción Agrícola (residuos de: caña, rosas, banano, cáscara de cacao, café entre otros). Almacén de residuos. Planta de Producción. Embotelladora. Vehículos de Distribución. Encargados de la planta, distribución y marketing.

Canales: El producto podrá ser adquirido en tiendas pequeñas, farmacias y supermercados. La distribución será directa física, también se podrá hacer pedidos en la página web, redes sociales o llamadas a atención al cliente.

Estructura de Costes: Alquiler de Almacenamiento. Planta de producción y embotellamiento. Ingeniero químico. Ingeniero Comercial. Alquiler de transporte de mercadería. Costo de reactivos y envases. Costo de residuos.

Flujo de Ingresos: Venta de etanol al por mayor y menor en presentaciones pequeñas y medianas. Los pagos se pueden hacer en efectivo, depósito u débito bancario. (Posteriormente Tarjetas de Crédito). El etanol es necesario para la cotidianidad en esta nueva realidad post crisis.

El problema y la solución

El 4 de mayo se comienza una nueva etapa en el Ecuador donde se propone una semaforización para la reactivación de actividades, para ellos es imperativo la implementación de medidas de bioseguridad para frenar el contagio de COVID-19. Dentro de los protocolos de seguridad el uso de guantes, mascarilla y lavado de manos con jabón, pero alcohol antiseptico al 70% es una opción viable para aquellas personas que en sus trabajos no cuenten con agua y jabón cotidianamente. Otro problema es la pérdidas millonarias que se han tenido durantes los días de aislamiento social que producirían en América Latina y El Caribe una contracción económica del 4,6% según el Banco Mundial y por ende una ola de despidos (Banco Mundial, 2019).

En Ecuador los residuos de producción agrícola son poco aprovechados y existen planes pilotos orientados solo a residuos de la producción de banano y tagua desde el 2014. (El Telégrafo,2014), pero existen varios otros productos que se están siendo gravemente afectados como las rosas y otros que no has sido aprovechados como la caña y el cacao.

Es por esto que proponemos la generación de bio etanol al 70% para generar ingresos a las industrias paradas como lo floricultura que este año exportó 17 000 toneladas de rosas y también representará un ingreso extra a los productores agrícolas de caña, cacao, café y también en la industria maderera donde se produce aserrín. Al mismo tiempo que generamos un valor agregado a dichos residuos ayudaremos con la generación de infografías de protocolos de comercio y videos de bioseguridad que serán distribuidos a nuestros consumidores de mediana escala y al público en general mediante redes sociales.

Finalmente nuestro consumidor final tendrá un producto que cuida el medio ambiente y optimiza residuos de producción como el bioetanol, acompañado de información de bioseguridad que ayude a reducir el contagio del COVID 19, todo el producto tanto etanol como la información de bioseguridad estarán enfocadas a actividades económicas donde exista un contacto permanente de personas como la mensajería, producción y venta de alimentos, transportistas, personal de seguridad, personal financiero, medicos, laboratoristas, entre otros.

Sustentación de la propuesta

El proyecto está pensado a largo plazo tomando en cuenta los posibles escenarios del desarrollo del virus, en este caso se prevé que el virus sea estacionario (Bloomberg, 2020), es decir las normas de higiene deberán mantenerse vigentes incluso después de que una posible vacuna sea desarrollada, así que la disponibilidad de productos de limpieza como el etanol se vuelve prioritario para la comunidad en general.

Los residuos orgánicos de varios sectores productivos del país pueden ser usados para obtener celulosa y mediante hidrólisis se puede obtener azúcares que pueden ser transformadas en etanol por bacterias. Los sectores productivos capaces de producir residuos ricos en celulosa son el florícola, cacaotero y maderero los cuales representan el 4.7, 3.6 y 1.8% del total de exportaciones en el 2017 respectivamente (Corvo, 2019), esto implica que también su producción de residuos es considerablemente alta. El tallo de las rosas tiene aproximadamente un 40% de celulosa (Ventura-Cruz, Flores-Alamo, & Tecante, 2020), la cascarilla de cacao un 70% de holocelulosa (Daud et al., 2013) y el aserrín entre un 40% (Klash, Ncube, Du Toit, & Meincken, 2010) de celulosa dependiendo de la especie de donde proviene el residuo.

La principal fuente de financiamiento de nuestro proyecto es la corporación financiera nacional y créditos a bajo interés, además de inversión pública y privada. El financiamiento y todos los réditos obtenidos durante los primeros 10 años de establecimiento de la planta serían para mejorar y optimizar procesos, los 3 primeros años se tomarían para establecer una planta piloto, a los 5 años establecer un volumen de procesamiento mayor y a los 10 años un tratamiento de residuos en masa. Finalmente, tomaría aproximadamente 20 años constituir una empresa como tal, la cual se encamina a buscar diferentes residuos orgánicos para darles un potencial valor agregado.

Perspectivas

La viabilidad del proyecto es posible pues y debemos considerar las implicaciones y efectos sociales del Coronavirus, las relaciones sociales de ahora en adelante se verán regidas por normas de higiene, lo cual implica un aumento en la demanda de etanol. por lo tanto, la producción de etanol ofrece una nueva fuente de empleo y también una fuente de recursos destinados a desinfección, al mismo tiempo que constituye una herramienta de seguridad laboral.

Actores institucionales necesarios: Ministerio de salud, CFN, Floricolas, Iniap