Evaluación tecnoeconómica de la torrefacción de biomasa residual de la agroindustria de la palma de aceite en un horno rotatorio

Abstract

La torrefacción es un proceso termoquímico que permite obtener un producto sólido con mayor densidad energética, cualidades hidrofóbicas y mayor resistencia a la degradación respecto a su biomasa. Igualmente, permite mejorar los costos de manipulación, almacenamiento y transporte del producto. En Colombia la industria de la palma de aceite es parte importante del sector bioenergético. Además, una planta con capacidad mayor procesa en promedio 40 t/h de racimo de fruta fresca. De esta manera, la planta genera residuos sólidos conformados por 8,8 t/h de tusa, 5,2 t/h de fibra y 2,4 t/h de cuesco. Por tales razones, el presente trabajo desarrolla un análisis tecnoeconómico que tiene un nivel de estudio de estimación de costos. Inicialmente, se plantea el diagrama de flujo del proceso de la torrefacción. Asimismo, se determinan las condiciones de torrefacción para cada residuo sólido. También, se dimensiona el horno rotatorio para la torrefacción de los flujos de biomasas por separado. Además, se utiliza la metodología de porcentajes con base en los costos de compra de los equipos y se estiman los costos de inversión y operación anuales. De esta forma, se establece el precio de venta para el material torrefacto en 1.236 COP/kg. Luego, se realiza el análisis financiero mediante el cálculo del VPN. Con ello se concluye que el proyecto es rentable financieramente para una tasa de oportunidad menor a 3,54 % con ganancia igual a 10 %. Por último, se realiza el análisis de sensibilidad que indica la dependencia de los precios finales hacia los costos de inversión, la capacidad y horas de producción anuales.

Torrefaction is a thermochemical process that allows to get a solid product with higher energy density, hydrophobic properties and greater resistance to degradation compared to its original biomass. Equally, it allows to improve the manipulation, storage and shipping costs. Moreover, Colombian oil palm industry is an important participant of the bioenergetic sector. Furthermore, a plant with greater capacity, processes an average of 40 t/h of fresh fruit bunches. Therefore, a plant generates solid wastes consisting of 8,8 t/h empty fruit bunches; 5,2 t/h of palm fiber and 2,4 t/h of palm kernel shell. For such reasons, the present investigation develops a techno-economic analysis with a study level of cost estimation. Initially, the torrefaction process flow diagram is suggested. Also, the torrefaction conditions for each solid waste are determined. Moreover, the rotary kiln used for the torrefaction of each biomass flow is dimensioned. Besides, the percentage of Delivered-Equipment Cost methodology is used to determine the Total Capital Investment and Annual Operating Cost. Thus, the sale price is settled in 1.236 COP/kg for torrefied material. Then, a financial analysis is done by calculating NPV. Based on this, it is concluded is financially viable at the return rate less than 3,54 % and 10 % profit. Finally, a sensitivity analysis is carried out and shows the dependence of the final prices to the investment costs, capacity and annual production hours.