Datos del proyecto
El D-lab del MIT desarrolló un método para convertir desechos agrícolas en combustibles asequibles sin humo, como carbón de caña de azúcar y carbón de mazorca de maíz. Este carbón residual agrícola tiene el potencial de combatir la deforestación y reducir los efectos peligrosos de los fuegos para cocinar en interiores . Un factor limitante en la adopción de esta tecnología es la necesidad de una trituradora de carbón.
La quema de mazorcas carbonizadas produce menos humo que los combustibles de biomasa normales , pero las mazorcas carbonizadas producen un nivel peligroso de monóxido de carbono W. D-lab desarrolló un dispositivo para convertir el carbón en polvo en una briqueta densa y compacta que arde de forma segura, pero es difícil triturar las mazorcas carbonizadas hasta convertirlas en carbón en polvo sin inhalar cantidades peligrosas de polvo de carbón. El dispositivo triturador de carbón de nuestro equipo aborda la brecha en este proceso de combustible alternativo.
Para obtener más información, comuníquese con el equipo en: mailto:crushers@mit.edu
Contenido
Información del equipo
- Joshua Cholobesa, concejal del distrito de Mumbwa, Zambia
- Nathan Cooke, Diseño de Producto, Art Center College of Design en Pasadena, EE. UU.
- Bernard Kiwia, mecánico y electricista, instructor de tecnologías apropiadas en el Centro Vijana de la Alianza Global, Tanzania
- Sumit Pahwa, Ingeniería de Fabricación, Instituto Sant Longowa de Ingeniería y Tecnología, India
- Jessica Vechakul, Ingeniería Mecánica, MIT, EE.UU.
Introducción
Más de dos mil millones de personas utilizan madera, carbón vegetal, estiércol o residuos agrícolas como combustible principal para cocinar y calentarse, lo que tiene importantes consecuencias para la salud, la economía y el medio ambiente:
- Casi 2 millones de muertes cada año son causadas por respirar el humo de fuegos de cocina en interiores [1]
- Las infecciones respiratorias son la principal causa de muerte de niños pequeños en todo el mundo
- Se estima que cada año se dedican 50 mil millones de horas a recolectar leña
- En algunas zonas donde la madera y el carbón son escasos, más de una cuarta parte de los ingresos de una familia se gasta en combustible.
MIT D-lab desarrolló una forma de convertir residuos agrícolas en carbón vegetal. Este combustible procedente de los campos no produce humo y puede producirse localmente y de forma asequible. En los países donde el alimento básico se basa en el maíz, el carbón de mazorca de maíz tiene el potencial de reducir en gran medida la deforestación y proporcionar una alternativa de combustible para cocinar que es más asequible y saludable que los combustibles de madera. Una barrera importante para la promoción del carbón de mazorca de maíz es que produce un nivel peligroso de monóxido de carbono y no puede usarse en interiores. Nuestro equipo ha desarrollado una forma de triturar el carbón de mazorca de maíz hasta convertirlo en un polvo que se puede convertir en una briqueta que no produce mucho monóxido de carbono y se puede usar en interiores.
Entendiendo el mercado
La familia media en Tanzania utiliza 40 kg de carbón vegetal al mes, a un coste de 30 dólares.
Requerimientos de diseño
Bajo costo: $20-$50
Actualmente, las mazorcas carbonizadas se aplastan pisándolas o golpeándolas con objetos pesados como bloques de hormigón. La inhalación de polvo de carbón se reduce colocando mazorcas carbonizadas en un saco de arroz forrado con una bolsa de basura de plástico que a su vez está forrada con otro saco de arroz. La bolsa de basura de plástico desarrolla agujeros durante el proceso de trituración y debe reemplazarse después de cada lote. Si un empresario produce 5 lotes de carbón por día, utilizará 25 bolsas de plástico por semana o alrededor de 1250 bolsas por año (si trabaja 50 semanas por año). Si una caja de 25 bolsas cuesta $2, las bolsas de un año costarán $100. Para animar a los usuarios a comprar nuestro dispositivo, estamos diseñando un dispositivo que cuesta la mitad que la alternativa actual.
Rápido: 6 libras en 10 min.
Cada lote de mazorcas carbonizadas pesa aproximadamente 6 libras y se puede aplastar al pisarlas en 10 minutos. Nuestro dispositivo está diseñado para ser igual de rápido.
Desempeño confiable
El dispositivo produce partículas de menos de 5 mm de diámetro. Se ha descubierto que una mezcla de partículas que van desde polvo fino hasta trozos de 5 mm se puede formar en una briqueta que se quema uniformemente y con poco monóxido de carbono.
Seguro: minimiza la inhalación de polvo de carbón.
El dispositivo limita la exposición del usuario al polvo de carbón, que es nocivo cuando se inhala. El polvo de carbón consiste en partículas súper finas de carbón que se lanzan al aire cuando se trituran las mazorcas carbonizadas o cuando se transporta o agita el polvo de carbón. Para minimizar la transferencia del polvo de carbón de un receptáculo a otro, el dispositivo deposita el polvo de carbón directamente en el recipiente donde se mezcla con un aglutinante húmedo. Después de que el usuario deposita las mazorcas carbonizadas en la tolva del dispositivo, la tapa evita que se escape el polvo de carbón.
Fabricado localmente con materiales disponibles.
Ambos modelos del dispositivo constan de tablas de madera y tubos y varillas de acero comunes. Dependiendo de los materiales disponibles, el cilindro de rejilla puede estar hecho de acero expandido soldado por puntos a un tubo de acero o cemento vertido en un molde hecho de un tubo de PVC. Ambos modelos se pueden realizar con herramientas manuales y soldadura.
Intuitivo
El dispositivo es intuitivo de usar y reparar.
Ergonómico
El dispositivo se acciona manualmente y puede ser operado por una sola persona. El dispositivo tiene el potencial de adaptarse a la potencia del pedal, pero no es necesario para la velocidad y el par requeridos.
Diseño
un bidón de aceite de mazorcas de maíz carbonizadas
un puñado de carbón molido, está bastante sucio
boceto del prototipo final
boceto del prototipo final con notas
rodillo de hormigón
rodillo de acero con acero expandido soldado por puntos
Briquetas de carbón por 2 dólares desarrolladas por D-Lab
Residuos agrícolas briquetados listos para quemarlos sin humo
medidas para la construcción de la base
Medidas básicas para el rodillo dentro de la construcción de la caja.
medidas para la construcción del mango
Costos
| Artículo | Costo |
|---|---|
| Tambor de aceite | $10 |
| Trituradora de carbón | $25 |
| 3 briquetas | $6 |
| Total | $41 |
1 bidón de aceite produce 5 kg de residuos agrícolas carbonizados. 50 kg de briquetas de carbón se venden al cliente por 30 dólares.
| Artículo | Costo |
|---|---|
| Yuca (aglutinante) | $0.51 |
| Transporte | $1.46 |
| embalaje | $1.50 |
| Mano de obra | $15 |
| Total | $18.82 |
| Costo para el cliente | $30 |
| Costos variables | $18.82 |
| Beneficio total | $11.18 |
| escenario 1 | Escenario 2 |
|---|---|
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Próximos pasos
Nuestro equipo ha desarrollado prototipos funcionales para una trituradora de carbón que cumple con los criterios de diseño. El siguiente paso en el proceso es difundir información sobre el proceso de carbón vegetal entre los usuarios para que podamos obtener comentarios sobre lo que necesita mejorar. Actualmente estamos trabajando en documentar los diseños que hemos desarrollado. Produciremos un manual de producción que proporcionaremos al equipo de carbón del MIT que trabaja con Haití y a Jesse Austin-Breneman que está trabajando en Perú. Difundirán la información a empresarios y ONG en esas regiones. En Zambia, Joshua Cholobesa propondrá el proyecto de carbón a World Vision International y Christian Children's Fund (CCF). Joshua también discutirá el proyecto con los jefes de aldea en el distrito de Mumbwa, donde es Concejal de Área (cargo en el gobierno local). Joshua también planea trabajar con las escuelas secundarias locales de su área. La escuela secundaria tiene algunas clases de carpintería por lo que es posible que a los estudiantes se les enseñe cómo hacer algunas partes de la trituradora de carbón. En Tanzania, Bernard Kiwia trabajará con el Centro Vijana de la Alianza Global en Arusha. Es instructor de tecnología apropiada en el centro. En enero de 2008, los estudiantes de D-lab capacitaron al Centro Vijana sobre cómo hacer carbón vegetal a partir de mazorcas de maíz y cómo hacer el horno de tambor de aceite y la prensa de briquetas. Bernard sabe cómo hacer trituradoras de carbón y puede enseñar a otras personas cómo hacerlo. El Centro Vijana también puede realizar capacitaciones y demostraciones para otras ONG y grupos comunitarios. En enero de 2009, Sumit propondrá el proyecto de carbón a la Pan Himalayan Grassroots Foundation, Avani, Selco India Limited y Sewa Bank en India.