Valorisation des résidus du caféier
Le projet Tierras de Montaña est un projet social et environnemental qui vise à produire entre 15 000 et 17 000 tonnes de Biochar afin de les commercialiser, de les gérer et de générer des certificats d’élimination du CO2 puro-earth (CORC).
Un projet reproductible dont le pilote sera exécuté dans la région de Tolima, Planadas en collaboration avec la municipalité de Planadas et Asopap, une association de 54 familles productrices de café.
L’activité de TDM est la production de Biochar, prenant en compte une superficie totale de 3 500 hectares, dont 1 000 hectares de restauration forestière et 2 500 hectares d’agroforesterie dédiés au café.
Le début du projet est segmenté et offre la possibilité de démarrer avec la production de biochar en utilisant les résidus de récolte de café de la région, en échange du processus de pulpage, de fermentation, de séchage et/ou de compostage ou encore tout simplement en achetant directement la biomasse.
Une autre possibilité serait de commencer la production de café et la régénération des forêts, suivie de la valorisation des déchets grâce à la mise en place d’une unité de pyrolyse.
Valorisation des résidus
ANATOMIE DE LA CERISE DE CAFÉ
Qu’est-ce qu’un grain de café ?
Le caféier est une plante et les grains de café proviennent des cerises rouge foncé de ce caféier.
À l’intérieur de la cerise se trouve la matière qui contribue à la qualité de votre tasse, les grains poussent avec cette matière qui constitue plus de 80 pour cent de la cerise, nous l’appelons déchet et elle est sous-utilisée et malheureusement dans de nombreuses circonstances contaminante.
Chaque partie de la cerise de café a un impact sur la méthode de transformation et le profil final de votre café.
Les grains que nous torréfions, broyons et utilisons pour faire du café sont les graines d’un fruit.
Le caféier produit des cerises de café et les grains sont les graines qui se trouvent à l’intérieur des cerises.
Les caféiers peuvent pousser naturellement jusqu’à dépasser 9 m.
Mais les producteurs gardent les plantes basses en les taillant et en les étêtant pour conserver leur énergie et faciliter la récolte.
Les arbres plus petits ont une meilleure qualité et un meilleur rendement dans un espace limité. Chaque arbre est couvert de feuilles vertes cireuses qui poussent par paires et des cerises de café poussent le long des branches.
Selon la variété, un caféier met entre trois et quatre ans pour porter ses fruits.
Un caféier typique produit 10 lb de cerises de café par an, ce qui équivaut à environ 2 lb de grains verts.
Mais il existe différentes variétés de café et leurs grains présentent de nombreuses caractéristiques différentes.
La taille, la saveur et la résistance aux maladies varient, entre autres facteurs.
LES COUCHES D’UNE CERISE DE CAFÉ
La peau ou la coque de la cerise de café est appelée exocarpe ou épicarpe et est verte jusqu’à maturité et devient rouge, jaune, orange ou même rose vif, selon la variété.
Les cerises de café vert ne doivent pas être confondues avec les grains de café vert , qui sont les graines non torréfiées provenant de la cerise de café mûre.
Sous la peau de chaque cerise se trouve une fine couche appelée mésocarpe, également connue sous le nom de pulpe. Le mucilage est la couche interne de la pulpe.
Il y a aussi une couche de pectine sous le mucilage. Ces couches sont riches en sucres, importants lors du processus de fermentation.
Viennent ensuite les graines de café, dont le nom technique est endosperme, mais que nous connaissons sous le nom de grains. Il y a généralement deux grains dans une cerise de café, chacun d’eux est recouvert d’une fine couche d’épiderme appelée film d’argent (une enveloppe semblable à du papier, que nous appelons parchemin (techniquement l’endocarpe). Généralement, le parchemin est retiré lors du battage, qui constitue la première étape du processus de broyage à sec.
Des machines ou des moulins à pierre sont utilisés pour éliminer les fruits restants et les parchemins séchés des grains.
Mais parfois (pas pour l’exportation), les grains verts sont vendus avec cette couche intacte sous forme de café en parche.
Le film d’argent est un groupe de cellules de sclérenchyme étroitement attachées aux grains. Ces cellules se forment pour aider et protéger la graine et se détachent lors de la torréfaction. Dans cette phase, ils sont connus sous le nom de cascarilla.
Parfois, il n’y a qu’une seule graine à l’intérieur d’une cerise de café et elle est plus ronde et plus grosse que la normale.
Cela se produit dans environ 5 % des cerises et les noyaux sont appelés caracolillos (ou escargots). Les escargots peuvent être une variation anatomique de la plante ou peuvent se former lorsqu’il n’y a pas suffisamment de pollinisation et qu’un ovule n’est pas fécondé.
Parfois, la graine ne pousse tout simplement pas, soit pour des raisons génétiques, soit pour des raisons environnementales. Les escargots apparaissent généralement dans les parties du caféier exposées à des conditions météorologiques terribles.
L’IMPACT DE L’ANATOMIE SUR VOTRE TASSE
Le fruit et la peau de la cerise de café sont généralement jetés, mais on les laisse parfois sécher pour fabriquer des coques pour le thé et d’autres produits.
Il est difficile d’éliminer la peau et le mucilage des grains de café et plusieurs méthodes de transformation ont été développées pour y parvenir. Chaque méthode a un effet sur la saveur et le profil du café final.
1/ Pour le café lavé, toute la pulpe est retirée avant séchage.
2/ Dans le cas du café naturel, la pulpe est retirée après séchage.
3/ Le processus honey consiste à enlever la peau et parfois une partie du mucilage avant le séchage, mais le mucilage restant et les autres couches sont ensuite éliminés.
Le producteur déplace les grains de café vers des canaux de lavage. Lavage des grains de café.
Laisser le mucilage derrière produit un café plus sucré avec plus de corps.
Les cafés lavés ont des saveurs nettes et plus cohérentes qui peuvent être mises en valeur par leur acidité.
Les cafés naturels sont beaucoup plus fruités, plus sucrés et ont plus de corps.
Les sucres contenus dans le mucilage fermentent également lors du traitement à sec et du lavage, ce qui a un impact sur la saveur finale.
S’il n’est pas soigneusement surveillé et que le séchage n’est pas cohérent, le processus de fermentation imprévisible peut produire des caractéristiques indésirables.
Residus de la culture du café
A partir de la comparaison des différents éléments nutritionnels et des propriétés physicochimiques des biochars étudiés (Zawada-Ospina Pereira 2020), il a été identifié que le biochar de pulpe de café parvient à avoir des similitudes avec certaines des données décrites dans les éléments des macronutriments, micronutriments et caractéristiques physico-chimiques des différents biochars, servant de référence pour déterminer les variables qui peuvent être considérées comme les plus importantes pour la caractérisation des utilisations que le biocharbon de pulpe de café a ou peut valoriser, cela était d’une importance vitale car il a permis d’identifier les utilisations agricoles possibles du biocharbon issu de la pulpe de café, où il a été possible d’identifier que les biomasses de déchets de feuilles, de déchets de brousse, de déchets d’arbres, de copeaux de palettes, de déchets alimentaires et de coques de noisettes présentent des similitudes en ce qui concerne les utilisations du biochar à base de pulpe de café, principalement pour la fertilisation des sols, l’atténuation du changement climatique, l’apport de nutriments et la rétention de polluants. En considérant une production quotidienne de biochar de 150 kg et une production mensuelle de 3 600 kg, les coûts de production ont été estimés à 73 024 COP et 1 649 611 COP ; ce qui se traduit par un coût de production de 458,23 COP par kilogramme, donc considérablement faible pour ce type de produit en raison de son faible nombre d’intrants et de son faible coût. Cela permet à l’agriculteur d’être assuré d’un emploi et d’une rémunération décente qui se reflétera dans l’amélioration de sa qualité de vie et dans son rendement au travail grâce à la satisfaction et à la sécurité que ce travail génère.
Les conditions d’amélioration de la qualité de l’environnement ont été déterminées en raison de la réduction de la pollution et de la dégradation de l’environnement produites par l’élimination inadéquate de la pulpe de café après transformation.
La rentabilité économique dépendra des bénéfices déjà mentionnés et pourrait se refléter à moyen terme, par conséquent, les bénéfices socio-économiques et environnementaux deviennent des dynamiques réciproques où « recevoir » ou « gagner » demande des efforts et implique de « céder », formalisant ainsi le principes d’action de l’économie circulaire.
Il a été possible de démontrer que le biocharbon à pâte est postulé comme un produit durable et en même temps comme une stratégie de production plus propre répondant aux spécifications données par l’approche d’économie circulaire, un déchet organique qui est pris comme matière première à transformer et enfin réincorporé dans les différents processus de l’industrie agricole en tant que produit organique capable de contribuer à l’amélioration et à la productivité des caractéristiques physiques, chimiques et biologiques du sol, en minimisant les impacts négatifs provenant de l’utilisation récurrente d’engrais inorganiques, en générant des bénéfices environnementaux et c’est parfois socio-économique. Cela nous a permis d’établir que les pratiques agricoles peuvent être développées efficacement sans la présence de produits chimiques, qui ont finalement l’effet inverse sur l’environnement et le bien-être des personnes. L’étude sur le biochar a gagné en pertinence ces dernières années dans des pays comme les États-Unis et le Brésil parce qu’il s’agit d’un produit innovant ; en Colombie, il s’agit encore d’un domaine de recherche relativement nouveau auquel il faut continuer à fournir non seulement des informations mais aussi des possibilités d’application.
Biochar de pulpe de café


La production d’énergie à partir des déchets de café est une alternative avec un grand potentiel pour contribuer à la durabilité énergétique du secteur.
De plus, la production de biocarburants à partir de déchets de café positionnerait cette industrie comme zéro déchet et contribuerait à résoudre le problème du changement climatique.
Certaines des études réalisées sur ce sujet sont discutées ci-dessous.
L’eau extraite de l’extrait de cerise de café est une source potentielle de production de biogaz ; l’extrait de cerise qui est collecté et chauffé, et deviendra une masse bouillante de micro-organismes de toutes sortes qui agiront sur les jus de fruits collants libérés. Une fermentation appropriée et d’autres procédures réduisent le pH, et le processus de neutralisation ultérieur donnera lieu à une mousse de CO2 ; l’évolution du CO2 à ce stade permet la production ultérieure de biogaz (Rathanivelu et Graziosi, 2005).
Le biogaz produit peut être brûlé pour produire de l’électricité et toute la chaleur perdue peut être utilisée pour sécher le café. Le rendement du biogaz se situerait entre 0,500 et 0,598 m3/kg de matière organique sèche, avec une concentration de méthane comprise entre 55 et 61 % (Neves et al., 2005 ; Neves et al., 2006 ; Vitez et al., 2016 ; Luz et al., 2017 ; Girotto et al., 2018).
Une autre alternative énergétique est celle des pellets combustibles, qui sont des biocarburants densifiés à partir de biomasse pulvérisée provenant du nettoyage forestier, des industries forestières, des déchets agro-industriels et de la biomasse lignocellulosique. Pour fabriquer des pellets, les déchets doivent être broyés, puis séchés pour finalement être pressés en petits cylindres. Le pellet est utilisé comme biocarburant pour générer de l’énergie électrique et/ou thermique de manière propre. Actuellement, des études ont été menées pour la production de granulés combustibles à partir d’herbe, de chaume de maïs, de foin, de déchets de jardin, ainsi que de pailles de différentes céréales comme l’orge, le riz et le blé (Pradhan et al., 2018). Concernant les déchets de café, des mélanges ont été réalisés avec des déchets de bois d’eucalyptus, ce qui a donné naissance à des pellets avec une plus grande durabilité, dureté et densité énergétique nette.
Cependant, la production de granulés de combustible à partir de déchets de café n’a pas été étudiée et pourrait être utilisée dans le même processus de production de café, rendant cette industrie durable et à faible impact environnemental. Par conséquent, des recherches supplémentaires sont nécessaires sur la manière d’utiliser les déchets ou les sous-produits générés par l’industrie du café.
Potentiel de production de pastilles de combustible à partir de déchets de café
Comme mentionné précédemment, selon l’Organisation internationale du café, la Colombie avait en 2018 une production de 813 420 tonnes de café vert (ICO, 2019) ; Cela équivaut à 2 323 940 tonnes de café cerise produites dans les terres caféières du pays, sur une superficie récoltée de 974 000 hectares (FNC 2019). Une grande quantité de déchets est générée en Colombie, qui peuvent être valorisés pour la fabrication de pastilles combustibles ; Ces pellets sont utilisés comme biocarburant propre pour générer de la chaleur et/ou de l’énergie électrique. On estime que le potentiel énergétique de la biomasse résiduelle industrielle (une catégorie dans laquelle les déchets de café sont pris en compte) est de 0,003837 TJ/tonne.
Le potentiel énergétique des déchets est donc estimé à 3 155 TJ. Par conséquent, les pastilles de combustible provenant des déchets de café en Colombie généreraient 3 155,00 TJ (320,83 GWh) ; Il convient de mentionner que ce chiffre ne prend pas en compte les pertes dans le processus de production et que l’infrastructure nécessaire existe pour le transfert des déchets. D’une manière particulière.
Compte tenu de la répartition géographique des producteurs de café, il est important de noter que dans de nombreux cas, il n’existe aucune infrastructure nécessaire pour transporter les déchets vers les centres de production. Il est donc nécessaire de réaliser une étude de la chaîne d’approvisionnement qui tienne compte de ces aspects. Cependant, une solution pourrait être la création de centres de production de pellets pour 3 ou 5 communautés relativement proches ; Ces pellets pourraient être utilisés par les producteurs eux-mêmes pour satisfaire les besoins en énergie thermique de leurs habitations ou encore dans le processus de séchage du café.
Le café est l’un des produits les plus importants au monde, ce qui se reflète dans la croissance soutenue de sa production mondiale. Son processus de production génère une grande quantité de déchets, qui peuvent être réévalués pour la génération de produits à valeur ajoutée, ainsi que de biocarburants.
En particulier, la conversion de ces déchets en biocarburants permettrait à la filière café de migrer vers une économie circulaire à faible impact environnemental.
Les résidus de la culture du café
Dans la culture du café, une grande quantité de déchets est générée lors de la transformation du fruit jusqu’à la tasse, environ 350 grammes de résidus secs pour chaque kilogramme de grains de café ; Selon la méthode utilisée pour obtenir le grain de café, le type de déchets rejetés sera différent. Les deux méthodes de base de traitement du café sont la méthode humide et la méthode sèche. Le café traité par voie humide est également appelé café lavé ou café parchemin. Cette méthode consiste à retirer la pulpe du fruit qui recouvre les grains à l’aide d’un pulpeur avant qu’ils ne sèchent. En revanche, la méthode sèche est considérée comme la plus ancienne et la plus simple ; Dans cette méthode, les fruits nouvellement récoltés sont séchés puis classés et ensachés. Si le traitement est effectué à sec, les principaux déchets générés sont la peau, la pulpe, le mucilage et l’enveloppe ; Tous ces déchets sont regroupés dans une même fraction appelée coques de café ou cosses. Tandis que le traitement humide permet de récupérer la peau et la pulpe en une seule fraction, le mucilage et les sucres solubles dans une deuxième fraction, et l’enveloppe dans une troisième fraction. Parmi les différents déchets de la transformation du café, la pulpe de café est celui qui est généré en plus grande quantité (43 % lors de la transformation par voie humide) (Mussatto et al., 2011). Les coques et la pulpe de café représentent environ 45 % de la cerise et sont les principaux sous-produits de l’industrie du café, figure 3.

figure 3
Dans les pays producteurs de café, les déchets et sous-produits constituent une source de pollution, qui pose un grave problème environnemental. Dans la plupart des plantations de café, il existe des unités de transformation du café, dans lesquelles est effectuée une élimination inappropriée de la pulpe, des coques et des effluents du café ; Cela provoque une contamination de l’eau et des terres autour des unités de transformation. Ces déchets contiennent des tanins, attribués à une faible biodégradabilité et qui ont même été qualifiés d’agents récalcitrants ; en plus d’être perçu comme réduisant la qualité nutritionnelle.
La pulpe du café est le principal déchet de la culture, représentant 29 % du poids sec du fruit entier, et sa forte teneur en humidité la rend difficile à éliminer.
En revanche, les coques de cerises de café représentent environ 12 % du fruit entier et sont composées d’eau (15,0 %), de cellulose (24,5 %), d’hémicellulose (29,7 %), de lignine (23,7 %) et de cendres (6,2 %). ) (Gouvea et al., 2009 ; Bekalo et Reinhardt, 2010).
En 2018, 10 256 220 tonnes de café vert ont été produites dans le monde, dont environ 10 % en Colombie.
Sachant que, pour chaque kilogramme de café, 350 g de déchets sont produits. Ainsi, en Colombie, 358 985,6 tonnes de déchets ont été générées par cette industrie en 2018.
Considérant que les processus de biodégradation des déchets de café nécessitent des temps très longs et une forte demande en oxygène, il est clair que leur incorporation directe dans l’environnement représente un risque élevé. pour la flore et la faune de ces écosystèmes.
À cet égard, en Colombie, très peu ou pas d’industries contrôlent les déchets générés par la production de café, ce qui continue de poser un problème de pollution (Wong et al., 2013). Par conséquent, des stratégies sont nécessaires pour permettre sa réévaluation, un sujet abordé dans la section suivante.
Valorisation des résidus de récolte de café
La revalorisation est définie comme le processus par lequel les déchets sont transformés en de nouveaux produits pouvant être insérés sur le marché ; Ces produits peuvent inclure des produits à haute valeur ajoutée, des produits chimiques, des produits biotechnologiques et cosmétiques, ainsi que des biocarburants. Grâce à la revalorisation, il est possible d’éliminer les déchets qui génèrent le problème de pollution, et en même temps d’améliorer la rentabilité du processus grâce à la commercialisation des produits, ou dans le cas de produits énergétiques, leur utilisation dans le processus.
Dans les déchets de café, la pulpe et les écorces de café n’étaient utilisées que comme engrais, aliment du bétail, compost, ainsi que comme adsorbant pour l’élimination des composés toxiques pour la fabrication de l’acide gibbérellique ; Cependant, dans ces applications, seule une petite fraction de la quantité de déchets disponible est utilisée, car elles ne sont pas techniquement très efficaces.
Il est donc nécessaire de trouver d’autres utilisations à ces déchets solides.
Vous trouverez ci-dessous quelques utilisations alternatives des déchets et sous-produits du café qui ont été rapportées dans la littérature.
L’une des alternatives envisage la fermentation solide de la pulpe de café à l’aide du champignon Aspergillus niger ; Grâce à ce processus, les niveaux de polyphénols, de fibres et de caféine dans la pulpe sont considérablement réduits et sa teneur en protéines est augmentée de 10 %. Une autre option consiste à ensiler la pulpe de café pour l’utiliser comme aliment pour certains animaux laitiers ou de ferme.
D’autre part, la pulpe peut être utilisée comme engrais organique, en raison de sa teneur en potassium, phosphore, calcium et autres micro-minéraux qui contribuent au développement de la fertilité du sol. Actuellement, l’engrais à base de pulpe de café est utilisé dans diverses plantations, de préférence dans les nouvelles plantations de café. Récemment, des études ont été menées sur l’utilisation des sous-produits du café pour la production de papier.
Les résidus de café tels que la peau et les résidus après la préparation de l’infusion sont des matières riches en cellulose et hémicellulose ; Ces déchets pourraient être utilisés pour la production de différents types de papier (Wong et al., 2013).
Une autre option consiste à utiliser les résidus de café usagés comme adsorbant peu coûteux et hautement disponible pour l’élimination des colorants cationiques dans le traitement des eaux usées. En 2009, Nakamura et al. étudié la production de charbons actifs à partir de l’endocarpe du café ; Cette proposition contribue à réduire le gaspillage dans l’industrie portugaise du café en créant un excédent économique.
Les applications mentionnées jusqu’à présent sont d’un grand intérêt.
Voici les deux plus recommandés.
Biochar ou amendement de sol biocarboné à haute valeur ajoutée.
Pellets pour l’énergie dans les foyers ruraux.
Énergies et Pellets issus de la valorización des résidus des cafèiers