Aplicación de la energía solar: innovación en el secado del cacao

El departamento de Nariño en Colombia es reconocido como una de las regiones donde se produce cacao de mayor calidad. Su producción está en gran medida a cargo de familias campesinas de origen africano con recursos muy limitados. Gracias a Social Solver y a la aplicación de la energía solar se ha podido diseñar una solución que mejorará la producción de cacao en la comunidad.

Ayuda en Acción apoya el fortalecimiento de la cadena productiva del cacao en estas comunidades desde 2018. Sin embargo, la rentabilidad de las pequeñas parcelas cacaoteras de estas familias aún es baja, lo que lleva a que pierdan competitividad en el mercado local y externo. 

Las comunidades participantes presentan altos índices de Necesidades Básicas Insatisfechas, falta de oportunidades para los jóvenes, deficientes sistemas de salud y educación, entre otros.

La fabricación del cacao se realiza mediante fermentación, secado y envasado para su transporte. La producción mensual de cacao fresco es de 45.700 kg/mes, que al ser fermentados se convierten en 25.135 kg.

Una vez fermentado, el secado del cacao se realiza manteniéndolo en los invernaderos en lotes para reducir la humedad del grano del 55% hasta el 10%, o llevándolo al horno de secado, que utiliza gas propano, permitiendo reducir su humedad por debajo del 7,5 %.

El gas propano es caro, difícil de obtener en esta zona de Colombia, no siempre está disponible, y además genera un impacto en el medioambiente. Esto afecta a que no se pueda realizar correctamente el secado del cacao y su calidad no sea la óptima.

En este desafío se buscaba desarrollar un sistema de secado que permita llegar a niveles de humedad del grano de cacao por debajo del 7%, calidad requerida para la exportación, utilizando las energías renovables o biocombustibles disponibles en la zona. 

Una vez lanzado el reto en la web de Social Solver, se presentaron 30 participantes de diferentes países como: España, Irán, Venezuela, Australia, Francia, Argentina, Suiza, Indonesia, Portugal o Serbia. Finalmente se recibieron 14 soluciones. 

Algunas soluciones planteadas son ya comerciales y otras, aunque están menos extendidas, se están utilizando en otros países para generar energía a través de residuos agrícolas. 

La solución que se ha considerado más adecuada, y por lo tanto la ganadora de este desafío, ha sido la desarrollada por el ingeniero francés Olivier Loidi. El diseño que ha presentado es una solución completamente nueva e innovadora en la aplicación de la energía solar, por tanto, es necesario realizar un prototipo y después probarlo en terreno. 

La idea de Olivier consiste en un captador solar secador. Utiliza una tecnología de captadores solares planos de alto rendimiento, similares a los que se utilizan para calentar agua o aceite en procesos de alto rendimiento. El sistema se fabrica en 3 capas:

• Un doble cristal (sustituido por plástico para hacerlo más liviano y barato) por donde incide el sol. Al ser doble tiene unas propiedades aislantes buenas.
• Una doble rejilla donde se introduce una capa de granos de cacao.
• Un doble cristal igual al primero, para recoger la radiación que rebota sobre el suelo de piedras blancas o similar

Diseño del captador solar diseñado por Olivier Loidi.

Entre cada capa queda un espacio de unos 2cm por donde circula el aire a través de unos pequeños orificios practicados en la base y en la parte superior.

De esta forma, en vez de calentar agua o aceite que luego caliente el aire para secar los granos, calentamos directamente los granos de cacao, consiguiendo mayor temperatura y rapidez en el secado, y haciéndolo factible incluso en días nublados, debido la eficiencia del panel y a la alta radiación disponible en la zona.

Olivier Loidi vive en Francia y trabaja en ingeniería de procesos en su propia empresa O.L Mineo. Siempre le han gustado las ciencias y la ingeniería en general. Ha participado en otros de los desafíos de ingeniería de Ennomotive y ha ganado algunos de ellos. Es un apasionado de las energías renovables y la conciencia medioambiental, lo que se puede ver reflejado en el artículo que escribió para el blog de ennomotive sobre el futuro de la energía solar. 

Además, se ha querido hacer una mención especial a la solución propuesta por Adeesh Autar, que es una solución basada en la mejora de los actuales invernaderos. Se trata de controlarlos electrónicamente, con electrónica Arduino UNO, y sensores de temperatura, humedad, luz y calidad del aire. 

Un sistema similar se estaba ya prototipando por un voluntario de AeA en la zona. El sistema emite mensajes al móvil del agricultor, para abrir o cerrar las ventanas del invernadero en el momento adecuado. No obstante, los resultados actuales apuntan a un límite del 9,5% de humedad en el secado por este procedimiento.

Está previsto mejorarlo con trampillas motorizadas (similares a las del Aire Acondicionado), y es posible que posteriormente se necesite un pequeño deshumidificador o disminuir el aire contenido en el invernadero, para llegar al objetivo del 7,5%.