Modelo de economía circular mediante la valorización del residuo del endocarpio o concha del coco para la generación de energía para el abastecimiento de la agroindustria en Tumaco, departamento de Nariño, Colombia

Abstract

El presente estudio tiene como objetivo diseñar un modelo de aprovechamiento energético del residuo del endocarpio del coco (Cocos nucifera), generado por la agroindustria del municipio de Tumaco, Nariño, como alternativa sostenible para mitigar la pobreza energética en comunidades rurales. El proyecto se fundamenta en un enfoque de economía circular, en el cual los residuos agroindustriales se transforman en insumos energéticos mediante procesos de biodigestión anaerobia, promoviendo la sostenibilidad ambiental y el fortalecimiento de la resiliencia energética local. La pobreza energética en Colombia se mide a través del Índice Multidimensional de Pobreza Energética (IMPE), el cual evalúa condiciones de acceso, calidad, asequibilidad y sostenibilidad del servicio energético. En la región Pacífica, departamentos como Chocó, Cauca, Nariño y Valle del Cauca registran elevados niveles de pobreza energética, superando incluso el 50 % en algunos casos. Esta situación evidencia una marcada desigualdad frente a las zonas urbanas del país y resalta la necesidad de priorizar territorios como Tumaco en la implementación de alternativas energéticas sostenibles y equitativas. La investigación es de tipo aplicada, con enfoque mixto (cuantitativo y cualitativo), alcance descriptivo y diseño transversal. El enfoque cuantitativo permitió el análisis de variables como volumen del residuo, potencial energético y costos asociados, mientras que el enfoque cualitativo facilitó la comprensión del contexto social mediante entrevistas y encuestas a actores clave de la cadena productiva. Se desarrolló un análisis técnico-económico del potencial energético del endocarpio de coco, apoyado en mediciones de volumen residual, caracterización fisicoquímica, simulaciones de generación de biogás, estimación de costos e indicadores financieros. A su vez, se realizaron entrevistas semiestructuradas y encuestas a actores locales de la cadena productiva para identificar barreras sociales y operativas, así como una revisión normativa sobre transición energética y valorización de biomasa en Colombia. Los resultados preliminares indican que el residuo del coco posee un poder calorífico de hasta 16,77 MJ/kg, lo que permite estimar una cobertura de entre el 20 % y 40 % de la demanda energética de pequeñas agroindustrias locales mediante biodigestores modulares. Se proyecta una reducción significativa de emisiones de gases de efecto invernadero y una mejora en la eficiencia del uso del recurso energético. El modelo propuesto contempla el acopio del residuo, su pretratamiento, conversión en biogás y aprovechamiento del digestato como biofertilizante, demostrando su viabilidad técnica, ambiental y financiera. Asimismo, se plantea una estrategia escalable y replicable en otras zonas rurales del Pacífico colombiano con condiciones agroindustriales similares, dado que Colombia cuenta con una amplia disponibilidad de biomasa residual agroindustrial, particularmente en cadenas productivas como la palma de aceite, la caña de azúcar, el cacao, entre otros residuos. Estas industrias generan volúmenes significativos de subproductos lignocelulósicos a partir de los cuales se podría obtener biogás lo que facilitaría la adaptación tecnológica del modelo hacia nuevos territorios. Esta propuesta contribuye al cumplimiento de los Objetivos de Desarrollo Sostenible, a la transición energética justa y al cierre de brechas de exclusión territorial mediante soluciones descentralizadas, limpias e inclusivas.

This study aims to design a model for energy utilization of coconut (Cocos nucifera) endocarp residue, generated by the agroindustry in the municipality of Tumaco, Nariño, as a sustainable alternative to mitigate energy poverty in rural communities. The project is based on a circular economy approach, in which agroindustrial waste is transformed into energy inputs through anaerobic biodigestion processes, promoting environmental sustainability and strengthening local energy resilience. Energy poverty in Colombia is measured through the Multidimensional Energy Poverty Index (MIPE), which assesses access, quality, affordability, and sustainability of energy services. In the Pacific region, departments such as Chocó, Cauca, Nariño, and Valle del Cauca report high levels of energy poverty, even exceeding 50% in some cases. This situation highlights marked inequality compared to the country's urban areas and highlights the need to prioritize territories like Tumaco in the implementation of sustainable and equitable energy alternatives. This research is applied, with a mixed approach (quantitative and qualitative), descriptive scope, and cross-sectional design. The quantitative approach allowed for the analysis of variables such as waste volume, energy potential, and associated costs, while the qualitative approach facilitated an understanding of the social context through interviews and surveys with key stakeholders in the production chain. A technical-economic analysis of the energy potential of coconut endocarp was conducted, supported by residual volume measurements, physicochemical characterization, biogas generation simulations, cost estimates, and financial indicators. In turn, semi-structured interviews and surveys were conducted with local stakeholders in the production chain to identify social and operational barriers, as well as a regulatory review of energy transition and biomass valorization in Colombia. Preliminary results indicate that coconut residue has a calorific value of up to 16.77 MJ/kg, which allows for an estimated coverage of between 20% and 40% of the energy demand of small local agroindustries through modular biodigesters. A significant reduction in greenhouse gas emissions and an improvement in the efficiency of energy use are projected. The proposed model includes the collection of residue, its pretreatment, conversion into biogas, and the use of digestate as biofertilizer, demonstrating its technical, environmental, and financial viability. Likewise, a scalable and replicable strategy is proposed in other rural areas of the Colombian Pacific with similar agroindustrial conditions, given that Colombia has ample availability of agroindustrial residual biomass, particularly in production chains such as oil palm, sugarcane, cocoa, and other waste products. These industries generate significant volumes of lignocellulosic byproducts from which biogas could be obtained, facilitating the technological adaptation of the model to new territories. This proposal contributes to achieving the Sustainable Development Goals, a just energy transition, and closing territorial exclusion gaps through decentralized, clean, and inclusive solutions.