“CARBON, DIAMANTE COLOMBIANO”

CARBÓN, DIAMANTE COLOMBIANO

DOCUMENTO PRELIMINAR DE TRABAJO – VERSION ABRIL 8 DE 2010

CENTRO DE INVESTIGACION, INVENCION E INNOVACION EN CARBON

“CARBON, DIAMANTE COLOMBIANO”

CONTENIDO

PRESENTACION

1 ENTENDAMOS PORQUÉ PENSAR EN CARBÓN

2 VALOREMOS EL TERRITORIO QUE NOS ACOGERA

3 VEAMOS EN EL CARBÓN UNA OPORTUNIDAD

4 IMAGINEMOS EL CENTRO QUE NECESITAMOS

5 IDENTIFIQUEMOS LOS BENEFICIOS PARA LA REGION

6 UNAMOS ESFUERZOS PARA APOSTAR A ESTA INICIATIVA

REFLEXION FINAL

CARBÓN, DIAMANTE COLOMBIANO

PRESENTACIÓN Existe desde el año 2008 un acuerdo marco entre la Gobernación de la Guajira y Colciencias, cuyo principal interés es aunar esfuerzos para la formación de talento humano, programas, proyectos y actividades de investigación científica, desarrollo tecnológico e innovación, relacionados con los sectores económicos y sociales y con la Política de Innovación, Ciencia y Tecnología del Departamento de la Guajira, mediante un programa de “Ciencia, Tecnología e Innovación para la investigación, el fomento y la consolidación del desarrollo científico y tecnológico”, cuyo eje de trabajo principal y semilla será el diseño de un Centro de Investigaciones del Carbón. Esta iniciativa de creación de INCARBO – Centro de Investigación, Invención e Innovación en Carbón, es pues un proyecto de desarrollo regional pero de interés nacional, consecuente con la historia carbonífera del Departamento de la Guajira, escenario perfecto para sembrar este proyecto, por sus inmensas cualidades turísticas, su potencial energético, su posición estratégica, su diversidad cultural y obviamente su riqueza carbonífera, que ya lo sitúa en el contexto del mercado internacional del carbón. Todo esto nos hace pensar en el valor de este recurso, que bien podría ponderarse como el diamante colombiano, si consideramos las enormes posibilidades que tiene la Ciencia y la Tecnología, apoyadas en la calidad de nuestros investigadores, de agregar valor a este recurso. Si se aplica un concepto de avanzada, como lo es el de la “Refinería del Carbón”, se podrán derivar innumerables productos, que permitan en el mediano y largo plazo posicionar estratégicamente el país en el mercado del carbón y de la energía, consolidando su rol como gran productor y exportador. INCARBO es un proyecto de largo plazo, ambicioso y retador, enfocado en el diseño, estructuración y puesta en marcha de un centro para la investigación, invención e innovación en materia de carbón en Colombia, capaz de responder a la demanda regional, nacional e internacional, cuyo objetivo será brindar valor agregado a este importante recurso y promover su uso no energético en bien del sector carbonífero colombiano, con criterios de buen manejo ambiental y de crecimiento y desarrollo social y económico. Punto de partida para hacer que INCARBO sea una realidad, es la acertada confluencia de factores que definen en buena hora la iniciativa de este proyecto. De un lado, la confirmada riqueza carbonífera de la región de la Guajira y del país y su enorme potencial, de otro lado, las voluntades institucionales del Departamento y la Cámara de Comercio de la Guajira, Colciencias, la Universidad Nacional, la Universidad de la Guajira y los demás agentes de todas las regiones de Colombia que seguramente, por la magnitud del proyecto, podrían aunar esfuerzos para su

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desarrollo y finalmente, la trayectoria nacional y las capacidades desarrolladas por el sector productivo y académico en Colombia en el tema de ciencia y tecnología del carbón. El proyecto reconocerá y revisará todos los antecedentes regionales en materia de investigación y desarrollo tecnológico en torno a la cadena productiva del sector carbonífero, también hará un reconocimiento de las capacidades instaladas, la infraestructura y las competencias, cada vez mayores, del recurso humano, tanto en el ámbito académico como industrial y gubernamental en todas y cada una de las regiones de Colombia que han trabajado en el tema del carbón y consultará sus intereses y expectativas como aporte a este proyecto. La conceptualización y diseño de INCARBO requerirán de un lado, la participación de una amplia diversidad de actores nacionales, que expongan los legítimos intereses y fortalezas de las regiones, de manera que aglutine y represente el interés nacional con una visión estratégica ordenada que minimice la repetitibilidad de esfuerzos y promueva la racionalización de los recursos económicos, que opere con un verdadero empoderamiento regional en la Guajira, pero que a la vez tenga un considerable poder de cohesión con todas las demás regiones del país y de otro lado, la revisión del estado del arte científico y tecnológico internacional y las organizaciones similares existentes. Sea esta la oportunidad para ver en INCARBO la posibilidad que tiene el país a través de esta iniciativa gubernamental, de fortalecer su quehacer científico y tecnológico alrededor del carbón, brindar valor agregado a sus recursos y con ello recorrer un camino de desarrollo productivo, generación de empresa e industrialización de la región. Esta labor demanda una visión estratégica y participativa con un importante componente de creatividad soportado en las directrices establecidas en la reciente Ley 1286 de enero de 2009, mediante la cual se fortalece el Sistema Nacional de Ciencia y Tecnología.

1. ENTENDAMOS PORQUÉ PENSAR EN CARBÓN El carbón es una roca orgánica, sedimentaria compuesta principalmente por carbono, hidrógeno y oxígeno. Corresponde a la vegetación prehistórica que ha sido enterrada debido a los movimientos de las placas tectónicas y transformada por los efectos combinados de presión y temperatura hace millones de años. La calidad de cada depósito de carbón está determinada por la presión y temperatura a la que haya estado sometido y al tiempo de formación, lo que determina su rango. Inicialmente, en los depósitos más jóvenes, la turba se convierte en lignito, luego de varios millones de años éste se transforma en carbones sub-bituminosos debido a la continúa acción de la temperatura y presión. Más adelante estos cambios físicos y químicos hacen que estos carbones formen los bituminosos o carbones duros o de alto rango. Bajo las

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condiciones adecuadas el incremento en la madurez orgánica puede continuar hasta formar antracita (Figura 1).

El grado de cambio de turba a antracita –conocida como carbonificación, determina sus propiedades físicas y químicas que definen el rango del carbón. Carbones de bajo rango (lignito, sub-bituminosos) son suaves, se caracterizan por una alta humedad y bajo contenido de carbono; lo que les proporciona un bajo contenido de energía. Los carbones de alto rango (bituminosos, antracita) por el contrario son duros, con poca humedad, alto contenido de carbono y por consiguiente alto contenido de energía.

Figura 1. Tipos de carbón Son justamente estas propiedades las que determinan los diferentes usos del carbón (Figura 2).

Figura 2. Usos del carbón según el tipo

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Históricamente, el desarrollo de los pueblos es demandante siempre de energía como motor vital de crecimiento y expansión. El carbón se perfilaba desde el siglo XII, como una fuente energética importante y útil para soportar el incipiente desarrollo industrial de la época, continuó utilizándose discretamente como fuente de energía primaria para alumbrado, uso doméstico, industrial y para fundiciones hasta el siglo XVIII, donde tuvo su mayor auge a raíz de la invención de la máquina a vapor. El consumo de carbón en el mundo continuó creciendo en el siglo XIX y principios del XX, cuando su participación relativa en el consumo energético global pasó del 21% en 1870, al 52% en 1900, fechas por las que ya había aparecido el petróleo. El uso industrial del carbón en ese lapso de tiempo, estuvo estrechamente ligado a la demanda de combustible para calderas y acompañó el desarrollo sin precedentes del transporte ferroviario y marítimo. El recurso carbonífero sirvió de puente a la transición entre unas sociedades con economías agrarias a otras con economías industriales en el transcurso del siglo XIX y principios del XX, cuando se da inició a la era del petróleo y el gas natural. Con una mirada geopolítica, las estadísticas han mostrado que a pesar de que existen depósitos de carbón en más de 100 países, más del 80% de los recursos geológicos están concentrados en unos pocos. Las reservas mundiales de carbón superan las reservas sumadas de petróleo y gas. Está reportado que la relación reservas/producción, al ritmo actual de consumo permite el abastecimiento durante aproximadamente 230 años más, cifra que contrasta con las establecidas para petróleo y gas, las cuales escasamente superan los 40 y 60 años respectivamente (Figura 3).

Figura 3. Relación reservas/Producción

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Se estima que hay más de 984 billones de toneladas de reservas de carbón probadas en el mundo. Esto quiere decir que hay suficiente carbón para abastecernos por más de 190 años. Se encuentra en todos los continentes, principalmente en 70 países, siendo los más importantes en dichas reservas Estados Unidos, Rusia, China e India (Figura 4).

Figura 4. Reservas mundiales de carbón

En la actualidad y durante las últimas décadas, el carbón mantiene, a pesar de la penetración del petróleo y del gas, el segundo lugar a nivel mundial como energético, representando el 23% de la energía primaria que se consume y mostrando cifras de producción que han crecido más del 50% en los últimos 25 años. Adicionalmente, este recurso minero-energético participa, tratándose de carbón térmico, con el 39% de la generación de electricidad (se espera que se mantenga al mismo nivel por los próximos 30 años) y de carbón metalúrgico, con el 70% de la producción de acero mundial (Figura 5).

Figura 5. Evolución del consumo mundial de energía

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En el contexto mundial, de acuerdo con información del World Coal Institute, Sur y Centro América son poseedoras aproximadamente del 2% de las reservas probadas de carbón bituminoso en el mundo, con una cifra de 7800 millones de toneladas. El mundo consume anualmente más de 4050 Mt de carbón (Ver consumos en unidades energéticas en la Figura 6). El carbón es utilizado para generar electricidad, en la producción de hierro y acero, en la industria del cemento y como combustible en diferentes usos industriales. Este escenario demuestra que en general el carbón ha sido subestimado en su gran potencialidad, aprovechando de él solamente sus usos energéticos y desaprovechando sus cualidades como precursor de innumerables productos de mayor valor agregado, salvo contadas excepciones como el caso de Suráfrica.

Más de 4030 Mt de carbón son producidas anualmente (38% de incremento desde hace 20 años). La producción de carbón ha crecido rápidamente en Asia, mientras que en Europa muestra una disminución. Los cinco primeros países productores son: China, Estados Unidos, India, Australia y Suráfrica. Mucha parte de la producción es consumida en el país donde se produce, solo el 18% de la producción del carbón duro es destinada al mercado internacional.

Figura 6. Proyección del consumo mundial de carbón Se espera que la producción mundial alcance los 7 billones de toneladas en el 2030; de los cuales 5.2 billones de toneladas son de carbón térmico. El consumo de carbón térmico está proyectado para crecer 1.5% al año entre 2002-2030. El aumento del consumo de coke será de 0.9% al año para el mismo período. A pesar de que en términos de reservas el papel de América Latina es modesto, no ocurre lo mismo en cuanto a la dinámica que han presentado las cifras de producción, es así como América Latina duplicó, entre 1950 y 1970 su producción, pasando de casi 6 millones de toneladas anuales a un poco más de 11 millones de toneladas de carbón, tendencia de crecimiento que continuó hasta alcanzar en 1990 cifras de producción que ya superaban los 36 millones de toneladas de carbón y que continuaron creciendo en los últimos años.

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En este análisis regional se destaca Colombia, superando hoy, de lejos, a los países productores tradicionales: Méjico, Brasil y Chile. En nuestro país se pasó de producir 1 millón de toneladas de carbón en 1950 a producir 20 millones en 1990; en ese año la suma de la producción en los tres países mencionados llegó a 14 millones de toneladas. La producción nacional continuó incrementándose y para el 2003 llegó a superar los 49 millones de toneladas de carbón, de los cuales 45 fueron exportados, cifra que todavía sorprende si recordamos que en 1985 Colombia apenas exportaba 3,5 millones de toneladas de carbón (Figura 7).

Figura 7. Producción de carbón en Colombia

A la luz del mercado internacional, en la actualidad las cifras ubican a Colombia en el cuarto lugar de exportaciones de carbón térmico en el mundo, con una participación superior al 5% de las exportaciones mundiales. En el 2003 los 45 millones de toneladas exportadas representaron divisas para el país por valor de 1420 millones de dólares, llegando en el 2008 a producir cerca de 73,5 millones de toneladas y en ese mismo año a exportar aproximadamente 68 millones de toneladas, producidas casi en su totalidad en los departamentos de la Guajira y Cesar, con lo cual el carbón sobrepasa el valor de las exportaciones de café y oro, ubicándose como el segundo producto de las exportaciones colombianas. Esta situación confirma que sistemáticamente, el país no ha tenido un desempeño visionario, por cuanto mantiene su posición de exportar materias primas, sin promover y propiciar las condiciones que permitan la generación de valor agregado.

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Colombia tiene las mayores reservas de carbón de América Latina (Figura 8). Posee el 0.7% de las reservas mundiales de carbón (7.000 millones de toneladas métricas), representa el 0.75% del total de la producción mundial (con 49,3 millones de toneladas anuales), y consume sólo el 0.096% del total producido mundial (5.2 millones de toneladas). En Colombia, incluso en los momentos de crisis económica, la tasa de crecimiento del sector minero-energético ha sido mayor a la de la economía en conjunto.

Las reservas de carbón con las que cuenta Colombia aseguran más de 250 años de producción a los niveles de explotación actual. Son suficientes para cubrir el mercado interno y para participar a gran escala en el mercado internacional. Nuestro país exporta el 92% de su producción a regiones como Europa (52%), Norteamérica (36%) y Suramérica (4%), entregando a estos mercados tres tipos de productos carboníferos: Antracitas, Coques y Semicoques, y Carbones Térmicos. Colombia está entre los cinco mayores exportadores de carbón térmico a nivel mundial. El carbón colombiano es reconocido internacionalmente por su alta calidad, sin embargo se comercializa como una materia prima sin agregarle valor. Sus grandes depósitos tienen una ubicación privilegiada respecto a los mercados nacientes de Latinoamérica, y su costo de producción es de los más bajos del mundo. Un millón de BTUs de gasolina motor cuesta alrededor de quince (15) veces más que un millón de BTUs de carbón mineral.

Figura 8. Zonas carboníferas de Colombia

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La tendencia histórica del país en cuanto a su bajo consumo de carbón y a la pobre generación de dinámicas económicas frente a la consolidación de una industria carboquímica, a pesar de las importantes reservas de carbón, ha marcado un camino para el país, caracterizado fundamentalmente por su importante rol como exportador, lo que le ha significado un reconocimiento en el ámbito internacional. Sin embargo, desde otro punto de vista, se puede argumentar que se ha desaprovechado la oportunidad de desarrollar tecnológicamente al país en torno a la refinería de carbón, que le puede generar importantes divisas por la obtención de productos de alto valor agregado. Haciendo una revisión del componente científico y tecnológico que ha acompañado la evolución del sector carbonífero colombiano, en su relativa corta trayectoria (25 años) y con sus limitados recursos económicos, si se compara con otros países, se percibe, además de los factores de política energética, que la Ciencia y la Tecnología no han generado el impacto deseado en relación con el desarrollo y apropiación de nuevas y avanzadas tecnologías. Esto se explica por la existencia de un sesgo muy importante entre los proyectos de investigación y desarrollo tecnológico realizados en Colombia (Figura 9), hacia trabajos en materia de conocimiento de procesos y resolución de problemas técnicos en los usos convencionales del carbón como recurso energético y ha sido muy poco el esfuerzo en temas de generación de tecnologías y exploración de nuevas oportunidades para el carbón, contrario a lo que ha ocurrido en muchas partes del mundo.

Figura 9. Tipología de proyectos de I+D en Colombia

0

50

100

150

200

250

Min

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Número de Proyectos de I+D en Colombia

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Una evaluación de las temáticas que en la actualidad se vienen trabajando en el contexto internacional, en los principales centros de investigación de los países que tienen un papel preponderante en relación con el recurso carbonífero, como lo son Estados Unidos, Francia, Alemania, Reino Unido, Rusia, China, India y Brasil, entre otros, muestra una fuerte coincidencia entre ellos en temas asociados con el desarrollo, conocimiento, generación y aplicación de tecnologías avanzadas (Figura 10), que siempre mantienen su norte en la búsqueda de ciclos completos y cerrados tendientes a cero residuos. Indudablemente esta tendencia obligó a una mayor apuesta en cuanto a recursos de financiación, infraestructura, generación de competencias de alto nivel y definición de programas de largo plazo, con la implementación de plantas piloto semi-industriales o demostrativas, camino que Colombia debe comenzar a recorrer de manera decidida con la creación y puesta en marcha de INCARBO.

Figura 10. Benchmark tecnológico internacional

Con este panorama es imposible seguir pensando en no aprovechar un recurso natural abundante en nuestro país, por el contrario, es indispensable darle una mirada más amplia al carbón que trascienda su uso convencional como combustible; para dar paso a otras aplicaciones especiales de sus derivados y entenderlo como una materia prima que puede ser sujeto de industrialización, generación de valor y dinamizador de la economía, aplicando conceptos de avanzada como el de la refinería de carbón, para ponerse a tono con el siglo XXI que es el de los nuevos materiales.

Oxi-combustión

Nuevas Tecnología Metanación

Nuevos productos

Secuestro del CO2

Plantas de gasifcicación de nueva generación

Combustibles líquidos

Producciòn de hidrogeno vìa gasificaciòn HyPRING

Internacionalmente:

Innovación en la plantas existentes

Carbón sin Cenizas (Hyper Coal)

Control ambiental

Co-combustión y co-gasificación

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2. VALOREMOS EL TERRITORIO QUE NOS ACOGERA La Guajira, con sus tierras y sus mares llenos de grandes riquezas naturales, paraíso que ofrece los más hermosos contrastes, desde playas vírgenes e inexploradas, pasando por paisajes desérticos, hasta tierras totalmente productivas, siempre llena de atardeceres hermosos con cielos de mil colores y noches maravillosas, con tradiciones inmemorables, donde la calidez de su gente y colosal belleza de sus paisajes deslumbran a cada instante, será el lugar que acogerá la iniciativa de creación del Centro de Investigación, Invención e Innovación en Carbón - INCARBO. Su territorio ubicado en el norte absoluto del continente suramericano es una península en el extremo nororiental de Colombia. Posee una diversidad de climas que pasan desde zonas desérticas hasta zonas de montaña con numerosas cuencas hidrográficas que la convierten en un lugar propicio para el hábitat y desarrollo de innumerables especies de fauna y flora. Existe en la Guajira un impresionante contraste cultural, que alberga uno de los asentamientos indígenas más grandes del continente: la nación Wayuu, patrimonio cultural del país, creadores de un surtido artesanal con llamativos colores y muy bien diseñados tejidos y artículos como mantas, mochilas y chinchorros, que además de decorativos, y de hacer parte de los accesorios habituales de sus creadores, se constituyen en vitrina de Colombia y a menudo adornan muchos rincones en el país y en el mundo. Refuerza la buena decisión sobre la ubicación de INCARBO el hecho de ser la Guajira un territorio energético por naturaleza. Cuenta con recursos naturales para generar energía eléctrica, con gas, carbón, agua, sol y viento; en cantidades suficientes para aportar significativamente al balance energético nacional. De tiempo atrás tiene la Guajira un camino recorrido en materia de carbón y de gas y recientemente existe la cristalización de una apuesta adicional a este potencial energético, representada por el Parque Eólico Jepirachi con hélices gigantes movidas por el viento como las que soñaba Don Quijote de la Mancha. Por todo ello soñemos de nuevo con un gran centro que permita generar un vector de desarrollo regional y nacional alrededor del carbón, recurso nnatural abundante en nuestro país, con inmenso potencial energético y no energético, del cual se pueden derivar innumerables productos que agregan valor a la cadena productiva y que pueden en el mediano y largo plazo generar industria y propiciar condiciones de sustitución en la balanza energética nacional .

La Guajira

territorio

maravilloso

lleno de

oportunidades

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3. VEAMOS EN EL CARBON UNA OPORTUNIDAD

Una historia digna de contar es la del recurso carbonífero colombiano. Tomando como referencia los últimos 50 años, el país ha pasado de ser un productor incipiente de unos pocos millones de tonelas de carbón destinados al consumo nacional, a ser un agente importante en el contexto mundial como productor y exportador de carbón. Cuando se habla del carbón se está hablando de un recurso con inmenso potencial mundial y nacional, con grandes reservas, con un amplio uso

como energético, y como insumo en la fabricación del acero, pero también se está hablando de grandes retos como son su dimensión ambiental, su tecnificación, los nuevos productos y la industria carboquímica, por mencionar algunos. Por ello, el Dr Gabriel Poveda Ramos se atreve a calificar el carbón como el diamante colombiano. Este recursao mineral, se extrae y se comercializa, principalmente como carbón térmico para la generación de electricidad o de calor en el sector industrial, sin darle el valor agregado que puede derivarse de la industrialización del carbón como materia prima para la obtención de innumerables productos, resultantes de procesos como la pirólisis, la gasificación o licuefacción indirecta y la licuefacción directa, además de otras opciones para la fabricación de materiales especiales con diversas y numerosas aplicaciones. Del carbón se pueden obtener productos de alto valor agregado como el carbón activado, el grafito, fertilizantes, combustibles gaseosos y líquidos, nanotubos, fibras de carbón, electrodos, materiales adsorbentes, almacenadores de energía, entre otros (Figura 11).

Figura 11. Arbol de productos derivados del carbón

Colombia se debe un espacio para acrecentar el

conocimiento y darle valor agregado a un recurso

natural de enorme significancia para su

economía

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El carbón, además de ofrecer todas estas posibilidades, ofrece también la oportunidad de realizar un trabajo con altos indices de interdisciplinariedad, lo cual traería consigo enormes beneficios y sinergias entre investigadores, profesionales e industriales de diferentes y complementarias áreas del conocimiento y detrás de ello la posibilidad de dinamizar el desarrollo económico de las regiones . No se podrán negar las múltiples y diversas circunstancias y consideraciones que definen el desarrollo histórico del sector carbonífero, desde el punto de vista institucional, tecnológico, legal, empresarial, académico, social, ambiental, comercial, científico, tecnológico, de infraestructura, entre otros, ascociadas con todos y cada uno de los eslabones de la cadena productiva del carbón, desde las etapas iniciales de la prospección y exploración del recurso hasta sus etapas finales de extracción, transformación y consumo. Probablemente en esta historia muchas situaciones no deseadas o inconvenientes se han podido mejorar y resolver, sin embargo son muchas las que aun quedan por superar, innovar, inventar, corregir, mejorar o reformar y es aquí donde se debe tomar la firme decisión de apostarle a la Ciencia y Tecnología como el medio que puede, en buena parte, aportar al desarrollo del sector carbonífero, a la solución de problemas, a la búsqueda de nuevos productos y por sobre todo esto a agregarle valor al recurso, siempre en escenarios de adecuados manejos ambientales y de correspondencia social. Colombia, como productor y exportador de carbón tiene la obligación ética de generar y apropiar conocimiento para explorar sus potencialidades, con una mirada de largo plazo que parte de la premisa de aprovechar el combustible fósil más abundante en el mundo, distribuido en todos los continente, con una relación producción/reservas para varios siglos, con desarrollos tecnológicos que le permiten su uso en adecuadas condiciones ambientales y de eficiencia y que se perfila como el combustible convencional capaz de convertirse en el sustituto del petróleo, recurso que alcanzará en los próximos 10 años su máximo punto de producción para comenzar a declinar en su curva histórica, además de las opciones que se abren para la industria carboquímica y para la obtención de materiales especiales con diversas aplicaciones. El proceso de definición del camino en la búsqueda de oportunidades del carbón, y por ende, de los programas y líneas de investigación que ocuparán la atención de INCARBO, tomará como referente la propuesta de temas establecida por el Programa de Investigaciones en Energía y Minería de Colciencias - PIEM, los cuales son:

El reto es entender y aprovechar las enormes

potencialidades que ofrece el carbón

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Minería y petroquímica para el desarrollo agrícola con conocimiento y valor agregado. Procesos de combustión de combustibles fósiles y de origen renovable. Carboquímica y procesos de agregación de valor al carbón. Nuevas fuentes y tecnologías de producción con energías renovables: hidroenergía,

eólica, solar, geotermia y otras. Agroenergía: biocombustibles, biomasa y biogás. Tecnologías y arquitecturas de transporte, distribución y almacenamiento de energía. Eficiencia, ahorro y cambio en patrones de consumo energético. Sistemas de exploración, explotación minera y cierre de minas. Desarrollo de nuevos materiales a partir del beneficio de minerales con énfasis en

sistemas de separación y procesos de refinación. Exploración y explotación de combustibles fósiles con énfasis en modelación de

yacimientos y sistemas de recobro mejorado. Política, mercados y regulación minero-energética con criterios de sostenibilidad.

En este marco, el PIEM viene identificando una serie de temáticas de Investigación y Desarrollo Tecnológico que propone en materia de carbón y son: Desarrollo de procesos de gasificación de carbón y de mezclas con coque de petróleo y

biomasa, entre otros, para la producción de gas de síntesis; licuefacción y co-liquefacción directa con diferentes solventes donadores de hidrógeno; estudios de reactividad de los carbones y de las diferentes mezclas en procesos no catalíticos y catalíticos; desarrollo de materiales de alta resistencia para reacciones a alta temperatura y alta presión y desarrollo de software para simulación de estos procesos.

Procesos de limpieza del gas de síntesis: adaptación de tecnologías tradicionales de alta eficiencia; desarrollo de nuevas tecnologías que involucren el uso de membranas y desarrollo de software para simulación de estos procesos.

Desarrollo de nuevos materiales como catalizadores, materiales compuestos con base en materiales carbonosos (cerámicos y polímeros), nanotubos de carbono, nanofibras, espumas, materiales para almacenamiento de hidrógeno, desarrollo de tecnologías avanzadas de celdas de combustión, materiales carbonosos e inorgánicos para captura y disposición de CO2, carbón activo con características especiales de área superficial, porosidad y dureza o blandura para aplicaciones especiales de alto impacto tecnológico, materiales carbonosos en almacenamiento de energía eléctrica o almacenamiento de hidrógeno, metano, otras aplicaciones relacionadas y desarrollo de adsorbentes para control de contaminantes: NOx, SOx, VOCs, Hg, As, etc.

Desarrollo de procesos avanzados para producción de hidrógeno. Desarrollo de catalizadores para la conversión de monóxido de carbono en dióxido de carbono en procesos de enriquecimiento de hidrógeno. Desarrollo de membranas para separación de hidrógeno.

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Desarrollo de procesos para captura de CO2 y para control de emisión de material particulado. Desarrollo de sistemas para monitoreo y evaluación de CO2 almacenado en depósitos.

Con la definición de estas lineas de investigación se avanza en el sentido deseado, pero es necesario, para lograr un verdadero impacto, dar un paso adicional y muy importante hacia la generación de condiciones que permitan hacer desarrollos tecnológicos y consolidar una masa critica de investigadores. Por lo tanto, concebir un centro que focalice los esfuerzos, desde la investigación básica hasta la apropiación de tecnologías mediante plantas piloto, será un factor que facilitará el rápido desarrollo científico y tecnológico requerido.

4. IMAGINEMOS EL CENTRO QUE NECESITAMOS

INCARBO se constituye en una estrategia de país que apunta a consolidar y fortalecer un patrimonio de conocimiento sobre el tema del carbón y sus posibilidades, para mejorar en el futuro indicadores del sector carbonífero, robustecer la capacidad de negociación del país, generar valor agregado y empoderamiento de la cadena productiva del carbón. Crear el Centro de Investigación, Innovación e Invención en Carbón – INCARBO - requiere una revisión juiciosa del quehacer que en materia de Ciencia y Tecnología posee el país y sobre esa base, proyectar una visión futura que permita posicionar a INCARBO dentro del contexto de necesidades, nacionales e internacionales. También se requiere confrontar en el escenario internacional las tendencias en materia de carbón, conocer los trabajos que en la actualidad se están realizando y las proyecciones en Ciencia y Tecnología que se han trazados países con importante tradición en producción, exportación y consumo de carbón. En buena hora desde años atrás el país dedicó importantes esfuerzos a la creación y consolidación de grupos de investigación alrededor del tema carbonífero en diferentes regiones de Colombia, la mayoría de ellos asociados con el sector académico y con las universidades más representativas de cada una de las regiones con tradición en carbón, como son las universidades Nacional, Antioquia, Pontificia Bolivariana, Valle, Industrial de Santander, Francisco de Paula Santander, Pedagógica y Tecnológica de Colombia, Atlántico, Popular del Cesar, entre otras. En la actualidad se cuenta con un capital humano conocedor del tema que se proyecta cada vez más en el ambito internacional y que mantiene un constante interés en el desarrollo de proyectos de investigación y desarrollo tecnológico, soportados en infraestructuras físicas, que si bien pueden mejorarse, permiten un adecuado desempeño. INCARBO está concebido como un centro plural y abierto que nace para hacer investigación creativa y pertinente con el objeto de traducirla y transformarla en beneficios para la región y el país, como un aporte a la reindustrialización nacional y a la generación de empresa, que además

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le permita a la masa de investigadores y cientificos colombianos cumplir con su obligación intelectual y ética de crear, inventar, proponer y descubrir las potencialidades de un importante y abundante recurso con que la naturaleza nos premio, el carbón, y que en adelante deberiamos valorar y ponderar en su justa medida y voltear la mirada hacia sus potencialidades, las cuales lo convierten en un DIAMANTE COLOMBIANO. Se trata de un espacio participativo, que convoque el trabajo de conocedores de todas las regiones colombianas para que conjuntamente, dependiendo de sus fortalezas, puedan desarrollar proyectos de interés en los diversos temas seleccionados como prioritarios. Sería ambicioso e irrealizable pensar en un centro que pudiera atender todos los frentes de Ciencia y Tecnología asociados con la cadena productiva del carbón, por ello la propuesta que se lanza es concebir a INCARBO como un centro que focalizará su trabajo en el tema de uso y aprovechamiento del carbón mediante diferentes procesos de transformación y conversión, con un énfasis importante en materia de poligeneración para la obtención de productos derivados que puedan tener diversas aplicaciones y alto valor agregado. Se plantea la necesidad de diseñar, estructurar y ejecutar proyectos que conlleven la instalación y funcionamiento de plantas piloto con el respectivo escalamiento de procesos, en lo posible como resultado del trabajo conjunto con el sector productivo y con agentes nacionales e internacionales. Una característica irrenunciable de INCARBO será su alto nivel tecnológico y científico, que implicará tener buenos índices de conectividad y visibilidad, una labor permanente de vigilancia tecnológica, un decidido trabajo en materia de capacitación y generación de competencias, compromiso hacia la protección de la propiedad intelectual y una búsqueda sostenida de alianzas nacionales e internacionales que contribuyan a la consolidación científica y financiera de INCARBO. INCARBO construirá una sede concebida y diseñada de acuerdo con sus necesidades, aplicando conceptos de arquitectura contemporánea y de urbanismo, acordes con las características y al paisaje de la localidad. Su ubicación en un sector muy cercano a la ciudad de Riohacha, pero en zona semi-rural permitirá que INCARBO goce de las ventajas comparativas de acceder a los servicios propios de la capital del Departamento y simultáneamente aproveche su condición de sede campestre. Adicionalmente, su localización en un terreno adyacente al Campus Universitario, brindará conexiones naturales con el sector académico y facilitará todos los emprendimientos en tema de fortalecimiento e interacción con el área del conocimiento y con los servicios y el soporte del sector de educación de alto nivel.

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La construcción que se realice será la resultante de aplicar el concepto de arquitectura bioclimática, que se define como la arquitectura donde el equilibrio y la armonía son una constante con el medio ambiente, que busca lograr un gran nivel de confort y eficiencia térmica, teniendo en cuenta el clima, las condiciones del entorno y la adecuación del diseño, la geometría, la orientación y la construcción del edificio. De manera preliminar se ha identificado la necesidad de contar con una infraestructura compuesta por cuatro espacios destinados al área de oficinas, salones y auditorio, laboratorio y plantas piloto. Partiendo de la premisa sobre un eje temático para INCARBO que hace referencia al uso y aprovechamiento del carbón mediante diferentes procesos de transformación y conversión, con un énfasis importante en materia de poligeneración para la obtención de productos derivados que puedan tener diversas aplicaciones y alto valor agregado, será necesario realizar el diseño programático, definir el contenido científico y construir una agenda de trabajo de corto, mediano y largo plazo, la cual se fundamentará en el resultado de las siguientes gestiones: Panel de discusión con investigadores colombianos Panel de discusión con expertos científicos internacionales Revisión y resumen de trabajos de investigación en Colombia (memorias de 8 congresos

de CyT del carbón) Revisión tendencias de CyT sobre carbón en países con tradición carbonífera Consultas con entidades de Gobierno (Minminas, Upme, Ingeominas) Consultas con empresarios del carbón en Colombia Consultas dirigidas para conocer el criterio de expertos Consultas con grupos de investigación para construir la matriz P3 - Pasado, Presente y

Porvenir en I+D+I del carbón Estas estrategias entregarán resultados que permitirán realizar el diseño programático del componente científico del centro y de este trabajo debe resultar la configuración de los programas de investigación de INCARBO y dentro de ellos la definición de líneas de investigación prioritarias con el enunciado de proyectos concretos a realizar, entre los cuales sin duda aparecerán temas como la oxicombustión, la poligeneración, gasificación, licuefacción, combustibles líquidos, materiales carbonosos avanzados, etc.

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La agenda de INCARBO será dinámica y responderá a la información que se derive de la comunidad científica nacional e internacional, los resultados del programa de vigilancia tecnológica, las señales del mercado y las políticas de CyT, de manera que el centro responda adecuadamente a las expectativas creadas, atendiendo sus tres grandes frentes de trabajo: la investigación básica, investigación aplicada y servicios (Figura 12).

Figura 12. Frentes de trabajo de INCARBO INCARBO tendrá, además de sus fortalezas científicas, servicios de soporte que complementen su quehacer como centro de investigación, innovación e invención, entre los cuales se evaluará la pertinencia de los siguientes: Vigilancia tecnológica Conectividad y Visibilidad Formación de recurso humano y generación de competencias Centro de documentación Propiedad intelectual y patentes Certificación Calidad de carbones Transferencia tecnológica y de conocimiento Cooperación internacional

La agenda de INCARBO estará fuertemente ligada a una estrategia de alianzas pertinentes con el sector carbonero en todas sus dimensiones, con el sector de la academia y los grupos de investigación, con pares Internacionales y muy especialmente con el sector Industrial (Figura 13).

Figura 13. Relaciones interinstitucionales de INCARBO

INVESTIGACIÓN

BÁSICA

INVESTIGACIÓN

APLICADA

SERVICIOS

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Se propone dedicar esfuerzos a cinco grandes áreas:

ÁREA AMBIENTAL: Procesos de limpieza del gas de síntesis: adaptación de tecnologías tradicionales de alta eficiencia y desarrollo de nuevas tecnologías que involucren el uso de membranas. Desarrollo de software para simulación de estos procesos.

ÁREA NUEVOS MATERIALES: catalizadores, desarrollo de materiales compuestos con base en

materiales carbonosos (cerámicos y polímeros), nanotubos de carbono, nanofibras, espumas, materiales para almacenamiento de hidrógeno y desarrollo de tecnologías avanzadas de celdas de combustión, materiales carbonosos e inorgánicos para captura y disposición de CO2 y carbón activo con características especiales de área superficial, porosidad y dureza o blandura para aplicaciones especiales de alto impacto tecnológico, materiales carbonosos en almacenamiento de energía eléctrica o almacenamiento de hidrógeno, metano, otras aplicaciones relacionadas y desarrollo de adsorbentes para control de contaminantes: NOx, SOx, VOCs, Hg, As, etc.

ÁREA DESARROLLO DE PROCESOS Y TECNOLOGÍAS AVANZADAS: gasificación de carbón y de

mezclas con coque de petróleo o biomasa, entre otros para la producción de gas de síntesis, licuefacción y co-liquefacción directa con diferentes solventes donadores de hidrógeno, estudios de reactividad de los carbones y de las diferentes mezclas en procesos no catalíticos y catalíticos, desarrollo de materiales de alta resistencia para reacciones a alta temperatura y presión y desarrollo de software para simulación de estos procesos, producción de hidrógeno, catalizadores para la conversión de monóxido de carbono en dióxido de carbono en procesos de enriquecimiento de hidrógeno, desarrollo de membranas para separación de hidrógeno y desarrollo de sistemas para monitoreo y evaluación de CO2 almacenado en depósitos y de procesos para control de emisión de material particulado.

FORMACIÓN ACADÉMICA: Formación de nuevos investigadores en el nivel de maestría y de

doctorado, pasantías de profesores, investigadores y científicos internacionales. LABORATORIO DE ULTIMA GENERACIÓN: Cromatografía, espectrometría de masa, DSC, TGA,

SEM, microscopía electrónica de transmisión, porosímetro, DRX, etc.

Desde el punto de vista administrativo y organizacional, INCARBO pretende ser diseñado con una estructura muy plana, que cuente con un Director Científico que acredite un alto perfil académico, un Director Administrativo y de Gestión y como mínimo un grupo de 5 profesionales con formación doctoral y competencias en temas de manejo de carbón, ciencias ambientales, diseño de procesos y tecnologías avanzadas, geociencias, ingeniería de reactores químicos, química computacional, materiales para alta presión y alta temperatura, telemetría, ciencia de fenómenos de separación y fenómenos de superficie, entre otras. La estructura temática será la

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base para definir en detalle la estructura organizativa, las necesidades de personal especializado para la gestión científica del centro y los requerimientos en equipos.

5. IDENTIFIQUEMOS LOS BENEFICIOS PARA LA REGION

Es indiscutible que la concepción y construcción de INCARBO en Riohacha, capital del Departamento de la Guajira, se constituye en un hito para la región, pues imprime un sello que marca claramente la posibilidad de sembrar, desde lo científico y tecnológico, una opción de desarrollo regional, con base en un enfoque de aprovechamiento de los recursos energéticos que posee. Los beneficios regionales en el corto, mediano y largo plazo que genere la iniciativa de INCARBO, dependerán del empoderamiento real que se realice del proyecto, el cual en si mismo es de enorme significado desde el punto de vista científico, para un sector económico de gran importancia para la región y el país. La instalación de INCARBO representa una oportunidad de crecimiento en capital humano, en formación de alto nivel para generar una Guajira competitiva, que ofrezca empleo de calidad, con posibilidad de generación de industria y de empresas de servicios, de acrecentar la dinámica de la economía y de proyectar su sector turístico, gracias a la visibilidad que tendrá en el contexto nacional e internacional (Figura 14).

Figura 14. Impacto regional de INCARBO INCARBO generará en el corto plazo un impacto positivo en cuanto a la generación de empleo, a la dinámica económica por flujo de personal, a la consolidación del sistema educativo de alto nivel en virtud de las alianzas que puedan resultar con la Universidad de la Guajira, entre otros.

INCREMENTO

DEL CAPITAL

SOCIAL Plantas

Laboratorios

Oficinas

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En el mediano y largo plazo tendrá efectos positivos en el sector turístico y los servicios afines, favorecerá la visibilidad de la región ante el país y ante otras regiones del mundo con intereses en el sector carbonífero, existirá movilidad de investigadores y los beneficios propios de la realización de eventos científicos, además de abrir las puertas para la creación de un gran nicho de investigación y desarrollo tecnológico en temas de energía, dadas las condiciones y características de la región (Figura 15).

Figura 15. Beneficios esperados

6. UNAMOS ESFUERZOS PARA APOSTAR A ESTA INICIATIVA INCARBO es una iniciativa gubernamental que está actualmente en marcha y que inició con una apuesta de Colciencias y del Departamento de la Guajira, acompañado por la Cámara de Comercio de la Guajira, representada en la suscripción de un Convenio Especial de Cooperación, que se ocupará en primera instancia del desarrollo de las gestiones asociadas con la primera etapa del proyecto, la cual aborda la conceptualización y diseño del centro. Volver realidad un centro de esta naturaleza con gran impacto en la región, el país y en el

ámbito internacional requiere en los primeros cinco años los siguientes grandes rubros de

financiamiento:

Construcciones civiles: 12 mil millones Equipos de última generación: 20 mil millones Plantas piloto 20 mil millones Becas, Pasantes y Movilidad: 15 mil millones Personal de planta: 5 mil millones

INCARBO

Fortalecer el sector

académicoGenerar empleo

Visibilizar la región

Promover futuros

desarrollos energéticos

Dinamizar la

economía local

Generar conocimient

o de alto nivel

científico

Generar empresas

Impulsar el sector turístico

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En los años posteriores a la puesta en marcha de INCARBO, los recursos necesarios estarán relacionados con la operación y mantenimiento de las plantas, el sostenimiento de la infraestructura, la compra de materiales e insumos y la sostenibilidad del recurso humano. Convertir en una realidad a INCARBO requerirá el concurso de otras entidades, las cuales se vincularían en calidad de socios, realizando aportes acordes con sus intereses y sus posibilidades de complementariedad con el centro, los cuales podrán categorizarse como socios fundadores o adherentes. A pesar de ser una iniciativa gubernamental, se preveé que sea una corporación sin ánimo de lucro con régimen de economía mixta, en la que puedan participar recursos públicos y privados. Se espera una vinculación importante de universidades del país, que puedan aportar capital humano, cofinanciación y recursos frescos, de manera que sus investigadores puedan de manera conjunta realizar proyectos, con esquemas eficientes de movilidad e intercambio de profesores. De igual manera se plantea la pertinencia de que sea, al menos en su fase inicial, la Cámara de Comercio de la Guajira, por su calidad de entidad privada, la que se encargue del manejo administrativo y operativo de INCARBO, garantizando con esto el uso eficiente y el adecuado manejo de los fondos. Se plantean diversas formas de vincularse como socio a INCARBO, entre las cuales se han identificado las siguientes: Financiación de las etapas subsiguientes del proyecto que hacen referencia a la

estructuración, puesta en marcha y operación del centro Dotación de salas, laboratorios y equipos Aportes para la adquisición del terreno Aportes para la construcción de la sede Financiación de proyectos Financiación de servicios Capacitación del recurso humano Alianzas estratégicas con fines específicos

REFLEXIÓN FINAL Este documento deja plasmados los principales elementos que circunscriben una invitación para que el país se repiense y tome ventaja de un recurso que de manera generosa le entregó la naturaleza, para que lo transforme en beneficio de una sociedad, de la misma manera que se perfila como la oportunidad sin igual para aprovechar las excelentes calidades del recurso humano que con esfuerzo ha formado y brinda la oportunidad para que una región comience a

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consolidar una masa crítica de investigadores que coadyuven a su desarrollo en el mediano y largo plazo para convertirla en un referente nacional e internacional.

Entidades involucradas con el proyecto de INCARBO:

Gobernación de la Guajira COLCIENCIAS

Cámara de Comercio de la Guajira Universidad de la Guajira

Dirección General del Proyecto: Farid Chejne Janna

Sara Catalina Cárdenas Castillo Universidad Nacional – Sede Medellín

INCARBO incarbo@gmail.com Tel: 57 (4) 425 5333

57 (4) 425 5164 Fax: 57 (4) 234 1002

Medellín, Colombia South América

CONTACTO: vpinedo@uniguajira.edu.coVICTOR MIGUEL PINEDO GUERRA