Ahmed Ghoniem, profesor en el Departamento de Ingeniería Mecánica en ITM (arriba), y Kevin Kung, estudiante de doctorado en la Escuela de Ingeniería, dirigen uno de los proyectos de investigación más recientes de ITM que hace algunos meses han recibido financiación de J-WAFS. Ahmed y Kevin buscan perfeccionar nuevas tecnologías de procesamiento de biomasa para producir fertilizante a pequeña escala en comunidades rurales, utilizando principalmente desechos agrícolas y mano de obra y recursos locales.

Opening Doors habló con Ahmed (AG) y Kevin (KK) acerca del proyecto y sus objetivos.

¿Cómo se llama su proyecto de investigación?

AG: El proyecto se llama “Torrefacción descentralizada para producir fertilizantes de alto rendimiento y ahorro en riegos”.

¿Qué problema quieren abordar?

KK: Muchos pequeños agricultores de comunidades rurales, en especial en países en desarrollo, dependen de fertilizantes sintéticos, caros e importados. Un uso indebido de estos fertilizantes, como utilizar el fertilizante erróneo en un contexto erróneo, a menudo puede conducir a la acidificación del suelo y a la pérdida de rendimiento de los cultivos.

Por ejemplo, en el año 2013 estaba trabajando en Kenia y observé que muchos pequeños agricultores utilizaban de forma indiscriminada un tipo u otro de fertilizante químico, sin tener en cuenta la naturaleza específica del suelo. En algunos casos esto podía mejorar el rendimiento, pero en otros tenía el efecto opuesto. Muchos agricultores habían observado que el suelo se había degradado, pero desconocían el motivo.

Parte del problema residía en los conocimientos, en que no conocían el fertilizante correcto para su contexto, pero también tenía que ver con el acceso. Los fertilizantes importados suelen ser bastante caros, y a menudo ese es el motivo de que los agricultores solamente puedan permitirse la variedad más barata. No cuentan con cinco o 10 tipos distintos entre los que elegir, en función del tipo de suelo.

De una manera breve y sencilla, ¿podrían describir qué solución proponen?

KK: El concepto general de quemar residuos orgánicos para producir fertilizante no es nuevo. Durante miles de años, la gente ha quemado maderas y plantas y ha mezclado después en el suelo el “carbón vegetal” resultante para fertilizarlo.

La tecnología para ampliar y comercializar este denominado proceso de “torrefacción” tampoco es nuevo. Pero se trata de un proceso a una escala muy grande, que produce cientos de toneladas al día, y el equipo cuesta millones de dólares.

Nuestro objetivo es diseñar algo que lleve el proceso dentro de torrefacción al nivel local, para que pueda funcionar en un entorno rural, utilizando la mano de obra y los recursos disponibles localmente, para producir de forma rentable fertilizante a nivel de la comunidad o pueblo.

AG: También hay un segundo objetivo que trata de desarrollar un método “limpio” de torrefacción de biomasa que no libere al medio ambiente compuestos dañinos, como el hollín. Por eso, aunque el concepto de torrefacción de biomasa no es nuevo, estamos intentando que sea más aceptable para el medio ambiente a una escala en la que sea económicamente viable y accesible para los agricultores.

Kevin Kung, investigador de Tata que está preparando un doctorado en ingeniería biológica, introduce cáscaras de arroz en el reactor de torrefacción en su laboratorio en ITM. Un proceso termoquímico convertirá la biomasa en una forma de energía más densa, con lo que su transporte y utilización como combustible resultará más sencilla. Fotografía: Ben Miller, ITM

¿Podría explicar el proceso de torrefacción?

KK: La torrefacción es un proceso termoquímico. Se empieza con biomasa, como cultivos viejos o residuos agrícolas, y se calientan. El calor provoca reacciones químicas en la materia y se pierde gran parte de la materia “mala” como ácidos y CO2.

Lo que queda es algo que es más rico en carbono, y se denomina “biomasa torrrefacta” o “carbón vegetal biológico”. Esto es alcalino y en un suelo ácido actúa como agente de cal que restaura muchos de los nutrientes y el equilibrio del pH en el suelo.

Producido bajo las condiciones adecuadas también tiene una estructura porosa que le permite retener con más efectividad los nutrientes y la humedad, lo que puede ayudar para mejorar el estado del suelo blanqueado.

¿Tiene su tecnología como objetivo los agricultores individuales o la aldea y la comunidad?

KK: Normalmente esperamos que su objetivo esté a nivel de la aldea, tal vez en un radio de 10 a 20 km con entre 500 y 1000 agricultores. Resulta mucho más sencillo coordinar a nivel de la aldea, donde hay una temporada de cosechas y es muy intensa.

AG: En realidad este es uno de los asuntos en los que aún estamos trabajando. Nuestro concepto se basa en un sistema de torrefacción móvil que pueda moverse de comunidad en comunidad sobre un remolque o algo similar. Optimizar el proceso significa claramente que tenemos que encontrar la aldea o granja del tamaño adecuado donde ese reactor de torrefacción pueda estacionarse y realizar el proceso, y dejar luego el carbón para que se utilice en la granja o se distribuya localmente. Incluso podría haber cierta producción excedente que se podría vender para obtener ingresos adicionales.

¿Está seguro de que el producto puede proporcionarse con un coste suficientemente bajo para que sea comercialmente viable en aquellas comunidades que más lo necesiten?

KK: Esta es una de las áreas que esperamos perfeccionar en los 12 próximos meses, para demostrar que esto funcionará.

La tecnología básica ya está lista y hemos demostrado que funcionará en el laboratorio. La siguiente tarea es ampliar su escala y asegurarse de que sigue funcionando en los entornos en los que nos concentramos, o si necesitamos realizar alguna intervención. Y posteriormente cómo traducimos eso en un diseño que utilice el mayor número de componentes locales posible.

AG: El elemento de fabricación local es importante. Queremos conocer el talento local y las capacidades en estas áreas, de forma que la mayoría del equipo se pueda producir y montar localmente, manteniendo los costes al mínimo.

¿Qué importancia tiene la financiación de J-WAFS Solutions en términos de ayudarles a lograr estas ambiciones?

AG: Es vital. La mayoría de nuestro anterior trabajo en la torrefacción de biomasa se ha concentrado en convertir la biomasa en energía, en vez de en fertilizante. Por eso, el aspecto general de agricultura y producción de alimentos nos resulta relativamente nuevo.

La financiación de J-WAFS Solutions está permitiendo que demos los primeros pasos para empezar a introducirnos en este mercado y, con suerte, convertir nuestra visión en realidad.

También estamos seguros de que el trabajo con J-WAFS puede ayudarnos no solo en términos del desarrollo de la tecnología, sino también para explorar su diversificación y comercialización.