La Universidad de Granada estudia transformar los posos de café en biocombustibles, prebióticos y productos agrícolas

Un equipo de investigadores de la Universidad de Granada (UGR) ha desarrollado un estudio para evaluar el aprovechamiento industrial de los posos de café mediante un proceso de biorrefinería que permitiría obtener aceite para producir biodiésel, carbohidratos con actividad prebiótica y bioquelatos destinados a aplicaciones agrícolas.

La investigación aborda nuevas posibilidades de valorización para un residuo del que se generan aproximadamente seis millones de toneladas anuales en todo el mundo y que, en gran parte, termina en vertederos o se destina a incineración.

El trabajo, desarrollado en el grupo de investigación Ingeniería de Procesos Sostenibles (TEP982) del Departamento de Ingeniería Química de la UGR, no se limita a estudiar las posibles aplicaciones de este material. También incorpora una evaluación técnica, económica y ambiental para determinar las condiciones en las que su transformación podría resultar viable a escala industrial.

Una biorrefinería para obtener varios productos a partir de los posos de café

La propuesta de los investigadores se basa en un modelo de biorrefinería multiproducto, diseñado para aprovechar diferentes componentes de los posos de café y transformarlos en materias primas con aplicaciones industriales.

Entre los principales productos obtenidos se encuentra un aceite que puede utilizarse para la fabricación de biodiésel, así como carbohidratos con actividad prebiótica, destinados al sector nutracéutico.

El proceso también permite producir bioquelatos, compuestos con aplicaciones agrícolas que pueden mejorar la disponibilidad de micronutrientes para los cultivos y contribuir a su biofortificación. Esta diversificación constituye uno de los elementos centrales de la investigación, ya que permite explorar distintas vías de comercialización y reducir la dependencia económica de un único producto.

La tecnología principal utilizada es la carbonización hidrotermal, un proceso que permite tratar biomasa húmeda mediante condiciones elevadas de temperatura y presión.

Como resultado, se obtienen dos fracciones: una líquida, rica en compuestos solubles, y otra sólida, con un elevado contenido de carbono. Ambas se someten posteriormente a diferentes operaciones para recuperar los productos finales.

La biorrefinería propuesta permite obtener aceite para biodiésel, carbohidratos prebióticos y bioquelatos agrícolas mediante el aprovechamiento de distintas fracciones de los posos de café

La simulación industrial apunta a una rentabilidad favorable en capacidades intermedias

Uno de los aspectos diferenciales del estudio es la evaluación de la viabilidad del proceso mediante SuperPro Designer, un programa de simulación industrial que permite analizar diferentes configuraciones de producción.

Según explica Anderson Valencia Isaza, investigador responsable de este avance en el marco de su tesis doctoral, el trabajo va más allá de la identificación de posibles rutas de valorización y examina las condiciones técnicas y económicas necesarias para su desarrollo.

Los investigadores han estudiado distintos escenarios operativos, desde configuraciones completas hasta alternativas simplificadas, para comparar sus resultados y determinar qué capacidades presentan mejores perspectivas.

Los análisis muestran indicadores económicos favorables para capacidades intermedias. En concreto, el escenario de una instalación capaz de procesar 10 toneladas de posos de café por lote presenta un valor actual neto de 108,2 millones de dólares, una tasa interna de retorno del 18,53% y un periodo de recuperación de la inversión próximo a cuatro años.

Según los investigadores, esa capacidad equivaldría aproximadamente al 3% de los posos generados en una planta industrial de referencia. Estos resultados proceden de la simulación del proceso y constituyen una estimación de su potencial económico, no datos de funcionamiento de una instalación comercial ya construida.

La simulación de una instalación de 10 toneladas por lote arroja una tasa interna de retorno del 18,53 %, un valor actual neto de 108,2 millones de dólares y un periodo de recuperación cercano a cuatro años

El consumo de energía térmica y los disolventes, principales retos ambientales

Además del análisis económico, la investigación incorpora una evaluación ambiental del ciclo de vida realizada en colaboración con el área de Tecnologías del Medio Ambiente de la Universidad de Granada.

Este análisis ha permitido identificar las operaciones que concentran los mayores impactos ambientales del proceso y señalar posibles líneas de mejora antes de plantear su aplicación industrial.

Los resultados muestran que los factores más relevantes son el consumo de energía térmica, principalmente en forma de vapor de agua, y la utilización de disolventes durante las diferentes etapas de tratamiento y recuperación de productos.

"Lo que pone de manifiesto la necesidad de optimizar la demanda energética y reducir el uso de solventes en futuras mejoras", señala Alejandro Fernández Arteaga, profesor responsable de la investigación

La reducción de estos consumos se identifica como una de las prioridades para mejorar el comportamiento ambiental de la biorrefinería y avanzar hacia configuraciones de producción más eficientes.

La evaluación ambiental identifica el consumo de vapor de agua y el uso de disolventes como los principales factores de impacto del proceso, cuya optimización será necesaria para avanzar hacia su aplicación industrial

Una alternativa de valorización con aplicaciones en varios sectores

La investigación plantea una estrategia integrada que combina la recuperación de diferentes compuestos con su posible utilización en los sectores energético, nutracéutico y agrícola.

Según Valencia Isaza, el enfoque multiproducto permite mejorar la rentabilidad global del proceso y reducir su dependencia de un solo mercado, frente a otras alternativas de valorización centradas en obtener un único producto.

El investigador destaca también que la utilización de herramientas de simulación industrial permite aproximarse a las condiciones necesarias para una futura implantación, más allá de la descripción teórica de las tecnologías disponibles.

Los resultados sitúan los posos de café como una materia prima potencial para la bioeconomía, con posibilidades de aprovechamiento en distintas cadenas de valor.

No obstante, los investigadores subrayan que todavía será necesario introducir mejoras técnicas y ambientales, especialmente en la eficiencia energética y en la reducción del consumo de disolventes, antes de avanzar hacia su desarrollo comercial.