Design and sizing tool for the use of guadua and cocoa residues and related socio-economic analysis : the case study of rural agricultural communities in Colombia

The industrial revolution marked a historic change not only in the ways of producing goods and energy, but also in the very concept of the relationship of people with the goods and natural resources available. Consumerism, linearity of production, extractivism and the consumption of fossil fuels have grown strong on a Eurocentric colonial basis. The socio-ecological crisis that we are experiencing today, the result of this productive economic system, sees as a possible option that of a transition to a circular economy, energetically and socially sustainable, based on the local production of the various communities of the world. In this work, two processes of transformation of agricultural residues into new resources were investigated, in particular the production of activated carbon starting from bamboo Guadua Angustifolia Kunth wastes and the extraction of pectin starting from the external cocoa nuts, currently considered a waste. In order to understand the socio-environmental impacts and to determine the economic feasibility of plants for these two processes, a tool for their design and sizing was developed. The greatest strength of this instrument lies in its versatility, in fact it constitutes a model that is easily adaptable to different contexts with different raw materials, end products and operating conditions. The case study focused on the Colombian territory and in particular on some rural areas of the department of Cundinamarca and of the Catatumbo region, in the north of Santander. The model developed was then applied to the two contexts, taking into consideration the relative geographic-climatic, historical-cultural, socio-economic, energy availability, and infrastructural specificities. The perspective that best suited these contexts was that of small-scale plants, which did not require chemical reagents and substances that were difficult to find or particularly expensive, and with a shorter payback period than in large-scale industrial contexts. The environmental sustainability and economic feasibility of these plants and their production have been demonstrated, also by maintaining the sales prices of the final products compatible with those of the market. This work is therefore added to others that clearly demonstrate how another socio-economic-productive model is not only desirable but actually implementable right now.

La rivoluzione industriale ha segnato un cambio storico non solo nelle modalità di produzione dei beni e dell’energia, ma anche nella concezione stessa del rapporto dell’uomo con le merci e con le risorse naturali disponibili. Il consumismo, la linearità produttiva, l’estrattivismo e il consumo di combustibili fossili sono cresciuti forti su basi coloniali eurocentriche. La crisi socio-ecologica che riscontriamo oggi, frutto di questo sistema economico produttivo, vede come una possibile opzione quella di una transizione verso un’economia circolare, energeticamente e socialmente sostenibile, basata sulle produzioni locali delle diverse comunità del mondo. In questo lavoro sono stati approfonditi due processi di trasformazione di residui agricoli in nuove risorse, in particolare la produzione di carboni attivati a partire da scarti del bambù Guadua Angustifolia Kunth e l’estrazione di pectina partendo dalla noce esterna del cacao, attualmente considerata un rifiuto. Al fine di comprendere gli impatti socio-ambientali e per determinare la fattibilità economica di impianti per questi due processi, è stato sviluppato uno strumento per il loro design e dimensionamento. La forza maggiore di questo strumento risiede nella sua versatilità, esso infatti costituisce un modello facilmente adattabile a contesti diversi con prodotti di partenza, finali e condizioni operative differenti. Il caso studio si è focalizzato sul territorio colombiano e in particolare su alcune zone rurali del dipartimento di Cundinamarca e della regione del Catatumbo, nel nord di Santander. Il modello sviluppato è stato quindi applicato ai due contesti, prendendo in considerazione le relative specificità geografico-climatiche, storico-culturali, socio-economiche, di disponibilità energetica, ed infrastrutturali. La prospettiva che meglio si adattava a questi contesti era quella di impianti di piccola scala, che non necessitassero di reagenti chimici e sostanze difficilmente reperibili o particolarmente costose, e con un payback period più breve rispetto a contesti industriali di grande scala. La sostenibilità ambientale e la fattibilità economica di questi impianti e della loro produzione sono state dimostrate, anche mantenendo prezzi di vendita dei prodotti finali compatibili con quelli del mercato. Questo lavoro si aggiunge quindi ad altri che dimostrano chiaramente come un altro modello socio-economico-produttivo non sia solamente auspicabile ma effettivamente implementabile già da ora.