Producción de biocarbón a partir de la cáscara de Theobroma cacao L., cascarilla de Oryza sativa y Coffea arabica
Barra lateral del artículo
Contenido principal del artículo
Resumen
El biocarbón es un carbón estable y altamente poroso producido por medio de la descomposición térmica de la biomasa, bajo un sistema de suministro limitado de oxígeno (O2) y ante temperaturas medias (<700°C); la investigación consistió en producir y caracterizar el biocarbón obtenido a partir de tres tipos de biomasa residual agrícola: cáscara de Theobroma cacao L., cascarilla de Oryza sativa y cascarilla de Coffea arabica; para ello se procesio a la selección y recolección de la biomasa residual, acondicionamiento de la biomasa, diseño y construcción del horno pirolitico a escala, operación y mantenimiento del horno y caracterización del biocarbon a partir de la norma ASTM (1984) D1762-84:Standard Test Method for Chemical Analysis of Wood Charcoal. Como resultado se tuvo que el rendimiento de la producción de biocarbon a partir de la cascarilla de C. arabica fue de 46,05%, cascarilla de O. sativa fue de 44,40% y de la cascara de T. cacao fue de 9,70%; el porcentaje de material volátil fue inferior al 30% para los diferentes tipos de biocarbón, en cuanto al porcentaje de ceniza, el biocarbón producido a partir de la cáscarilla de O. sativa presentó un porcentaje elevado a diferencia del biocarbón de cascarilla de C. arabica, que obtuvó un porcentaje mínimo; el biocarbón de la cascara de T. cacao registró el valor más alto con un pH = 9,47. En la conductividad electrica se puede apreciar valores extremos desde 0,28 dS/m para el biocarbón de la cascarilla de O. sativa hasta un valor promedio de 2,53 dS/m correspondiente al biocarbón producido a partir de la cascarilla de C. arabica, por lo que se determino que existe hetorogeneidad en las propiedades fisicoquímicas, composición elemental y características microestructurales del biocarbón relacionado con la materia prima.
Detalles del artículo
Sección
Esta obra está bajo una licencia internacional Creative Commons Atribución 4.0.
Cómo citar
Referencias
Al-Wabel, M., Usman, A., El-Naggar, A., Aly, A., Ibrahim, H., Elmagraghraby, S., Al-Omran, A. (2015). Conocarpus biocarbón as a soil amendment for reducing heavy metal availability and uptake by maize plants. Saudi J Biol Sci, Arabia Saudita, 22(4), 503-511. DOI: https://doi.org/10.1016/j.sjbs.2014.12.003
ASTM. (1984). Standard D1762-84; Standard Test Method for Chemical Analysis of Wood Charcoal. https://www.astm.org/DATABASE.CART/HISTORICAL/D176284R95E 1.htm
Awolumate, E.O. (1983). Chemical composition and potential uses of processing wastes from some Nigerian cash crops. Turrialba, Costa Rica, 33(4), 381-386.
Belalcazar, S. (2013). Evaluación del biocarbón derivado de cascarilla de O. sativa como potenciador del establecimiento y proliferación de bacterias en suelos no perturbados. [Tesis Biología. Santiago de Cali, Colombia. Universidad ICESI]. 59 p.
Bhatnagar, A., Hogland, W., Marques, M., Sillanpää, M. (2013). An overview of the modification methods of activated carbón for its water treatment applications. CHEM ENG J., Netherlands, 219, 499-511. DOI: https://doi.org/10.1016/j.cej.2012.12.038
Beesley, L., Moreno-Jiménez, E., Gomez-Eyles, J., Harris, E., Robinson, B. y Sizmur, T. (2011). A review of biochars potential role in the remediation, revegetation and restoration of contaminated soils. Environmental Pollution, Reino Unido, 159(12), 3269-3282. DOI: https://doi.org/10.1016/j.envpol.2011.07.023
Calzada, J. (1970). Métodos estadísticos para la investigación. Lima, Perú. 643 p.
Carter, S., Shackley, S., Sohi, S., Suy, T.B., Haefele, S. (2013). The Impact of Biochar Application on Soil Properties and Plant Growth of Pot Grown Lettuce (Lactuca sativa) and Cabbage (Brassica chinensis). Agron J., Switzerland, 3(2), 404-418. DOI: https://doi.org/10.3390/agronomy3020404
Condeña, E. (2017). Recuperación de suelos contaminados con plomo mediante el uso de biocarbón de bagazo de caña de azúcar en el parque Chota del AA.HH Ramón Castilla – Callao 2017. [Tesis Ing. Ambiental. Lima, Peru. Universidad Cesar Vallejo]. 90 p.
De La Cruz, L. (2018). Eficiencia del biocarbón a partir de residuos de poda para inmovilizar plomo en el suelo a nivel laboratorio UCV, 2018. [Tesis Ing. Ambiental. Lima, Perú. Universidad Cesar Vallejo].
Escalante, A., Pérez, G., Hidalgo, C., López, J., Collado, Campo, J., Valtierra, E., Etchevers J. (2016). Biocarbón (biochar) I: Naturaleza, historia, fabricación y uso en el suelo. Terra Latinoamericana, México, 34(3), 367-382.
Garaycochea, A. (2020). Remoción de la demanda química de oxígeno del agua residual del procesamiento del café mediante bioadsorbentes derivados de residuos agrícolas. [Tesis Ing. Ambiental. Lima, Perú. Universidad Cientifica del Sur].
Gaskin, J. W., Steiner, C., Harris, K., Das, K.C., Bibens, B. (2007). Effect of low‐temperature pyrolysis conditions. ASABE, United States, 51(6), 2061-2069. DOI: https://doi.org/10.13031/2013.25409
Glaser, B., Balashov, E., Haumaier, L., Guggenberger, G., Zech, W. (2000). Black carbon in density fractions of anthropogenic soils of the Brazilian Amazon. Org. Geochem, United Kingdom, 31(7-8), 669-678. DOI: https://doi.org/10.1016/S0146-6380(00)00044-9
Graziani, L., Ortiz, J., Angulo. (2002). Características físicas del fruto de cacaos tipos criollo, forastero y trinitario de la localidad de Cumboto, Venezuela. Agron. trop., Venezuela, 53(3), 325-342.
Guerra, L. (2015). Producción y caracterización de Biocarbón a partir de la biomasa residual de sistemas agroforestales y de agricultura convencional en la Amazonia Peruana. [Tesis Ing. Ambiental. Lima, Perú. Universidad Nacional Agraria la Molina].
Herrera, E., Feijoo, C., Alfaro, R., Solis, J., Gomez, M., Keiski, R., Cruz, G. (2018). Producción de biocarbón a partir de biomasa residual y su uso en la germinación y crecimiento en vivero de Capparis scabrida (Sapote). Sci. Agropecu., Trujillo, 9(4), 569-577. DOI: https://doi.org/10.17268/sci.agropecu.2018.04.13
Holdridge, L. (1978). Ecología basada en zonas de vida. San José, Costa Rica, IICA. 216 p.
IBI (InternationaL Biochar Iniciative). (2015). Standardized Product Definition and Product Testing Guidelines for Biochar That Is Used in Soil. IBI. https://biochar-international.org/characterizationstandard
Kookana, R.S., Sarmah, A.K., Van Zwieten, L., Krull, E., Singh B. (2011). Biochar application to soil: Agronomic and environmental benefits and unintended consequences. Adv. Agron., San Diego, CA, 112, 103-143. DOI: https://doi.org/10.1016/B978-0-12-385538-1.00003-2
Lehmann, J., Gaunt, J. y Rondon, M. (2006). Biochar sequestration in terrestrial ecosystems - A review. Mitg. Adapt. Strat. Glob. Change., Netherlands. 11: 403-427. DOI: https://doi.org/10.1007/s11027-005-9006-5
Lehmann, J., Joseph, S. (2009). Biochar for Environmental Management: science and technology. Eartscan.
Lehmann J., Rillig, M.C., Thies, J., Masiello, C.A., Hockaday, W.C., Crowley, D. (2011). Biochar effects on soil biota- a review”. Soil Biol. Biochem., United Kingdom, 43, 1812-1836. DOI: https://doi.org/10.1016/j.soilbio.2011.04.022
Liang, B., Lehmann, J., Solomon, D., Kinyangi, J., Grossman, J., O'Neill, B., Neves, E. (2006). Black carbon increases cation exchange capacity in soils. Soil Sci. Soc. Am. J., United States, 70(5), 1719-1730. DOI: https://doi.org/10.2136/sssaj2005.0383
Manya, J. J. (2012). Pyrolysis for biocarbón purposes: A review to establish current knowledge gaps and research needs. Environ. Sci. Technol, 46, 7939-7954. DOI: https://doi.org/10.1021/es301029g
Mcelligott, K., Page-Dumroese, D., Coleman, M. (2011). Bioenergy production systems and biochar application in forests: potential for renewable energy, soil enhancement, and carbon sequestration. Forest Service. https://www.fs.fed.us/rm/pubs/rmrs_rn046.pdf DOI: https://doi.org/10.2737/RMRS-RN-46
Mclaughlin, H., Anderson, P., Shields, F., Reed, T. (2009). All biocarbóns are not created equal, and how to tell them apart: Terra Petra. http://terrapreta.bioenergy lists.org/files/All-Biochars--Version2--Oct2009.pdf
Montoya, J. (2014). Pirólisis rápida de biomasa. ResearchGate. https://www.researchgate.net/publication/281976634_Pirólisis_rapida_de_biomasa
Namakforoosh, M. (2005). Metodoligia de la investigación. Limusa.
Olmo, M. (2016). Efectos del biochar sobre el suelo, las características de la raíz y la producción vegetal. [Tesis Dr. Córdoba, España. Universidad de Cordoba].
Prada, A., Cortes, C.E. (2010). La descomposición térmica de la cascarilla de arroz: una alternative de aprovechamiento integral. Orinoquia, Colombia, 14(1), 155-170.
Puga, A. P., Abreu, C. A., Melo, L. C., Beesley, L. (2015). Biochar application to a contaminated soil reduces the availability and plant uptake of zinc, lead and cadmium. J. Environ. Manage, United States, 159(1), 86-93. DOI: https://doi.org/10.1016/j.jenvman.2015.05.036
Quinceno, D., Mosquera, M.Y. (2010). Alternativas ecológicas para el uso de la cascarilla de arroz como combustible [Tésis Ing. Mecanico, Universidad Autónoma del Occidente].
San Miguel, G., Gutiérrez, F. (2015). Tecnologías para el uso y transformación de biomasa energética. Mundi Prensa.
Sohi, S.P., Krull, E., Lopez-Capel, E., Bol, R. (2010). A review of biochar and its use and function in soil. In: L.S. Donald (Ed.). Adv. Agron., San Diego, CA, 105, 47-82. DOI: https://doi.org/10.1016/S0065-2113(10)05002-9
Tamayo, C., Muñoz, M. (2020). Estudio de biochar obtenido a partir de cáscara de cacao, como mejorador del suelo en un cultivo de frejol (Phaseolus vulgaris) [Tesis Ing. Quimica, Universidad Central de Ecuador].
Thomas, G. (1996). Methods of soil analysis; Chemical Methods. United States of América, Madison, Wis.
Uchimiya, M., Klaso, K., Forter, C., Lima, I. (2011). Influence of soil properties on heavy metal sequestration by biocarbón amendment: 2. Copper desorption isotherms. Chemosphere, England, 82(10), 1438-1447. DOI: https://doi.org/10.1016/j.chemosphere.2010.11.078
Westerman, R. (1990). Soil testing and plant analysis. Madison, WI, USA. Soil Sciencie Society of America. DOI: https://doi.org/10.2136/sssabookser3.3ed
Yu, X., Ying, G., Kookana, R. (2006). Sorption and desorption behaviors of diuron in soils amended with charcoal. J. Agric. Food Chem., EE.UU, 54(22), 8545-8550. http://en.jaas.ac.cn/upload_linkfile/day_141229/201412291312429678.pdf DOI: https://doi.org/10.1021/jf061354y
Zheng, J.Y., Stewart, C.E., Cotrufo, M.F. (2012). Biochar and nitrogen fertilizer alters soil nitrogen dynamics and greenhouse gas fluxes from two temperate soils. J. Environ. Qual., United Sates, 41(5), 1361-1370. DOI: https://doi.org/10.2134/jeq2012.0019