VALORIZACIÓN
DE RESIDUOS DE FRUTAS PARA COMBUSTIÓN Y PIRÓLISIS
Andrés
Felipe Rojas González, Ciliana Flórez Montes
1Doctor en
Ingeniería_Ingeniería Química, Profesor asociado, Grupo de Investigación en
Aprovechamiento de Residuos, Departamento de Ingeniería Química, Universidad
Nacional de Colombia Sede Manizales, Campus La Nubia, anfrojasgo@unal.edu.co
2Ingeniera
Química, Estudiante de Maestría en Ingeniería_Ingeniería Química, Departamento
de Ingeniería Química, Universidad Nacional de Colombia Sede Manizales, Campus
La Nubia, cflorezm@unal.edu.co
RESUMEN
El
objetivo de este artículo es establecer la valorización de 49 residuos de
frutas como posible materia prima en los procesos de combustión y pirólisis. La
valorización de los residuos de frutas se plantea a partir del índice de
combustibilidad y de las relaciones atómicas H/C y O/C (diagrama de Van
Krevelen), que se obtienen por análisis próximo, análisis último y poder
calorífico. Se encontró que el poder calorífico superior disminuye con el
índice de combustibilidad, el cual es mayor en semillas que en cáscaras.
También se encontró que a mayor relación atómica H/C y O/C, menor es el poder
calorífico de los residuos. Se concluyó que los residuos: semillas de naranja,
limón y auyama, y cáscaras de chontaduro, que presentan un poder calorífico
superior de 15,86; 17,07; 17,35 y 16,58 MJ/kg y un índice de combustibilidad de
21,55; 14,02; 11,42 y 17,51, respectivamente. Estos tres residuos se
recomiendan como materias primas para una combustión de llama estable, con
ignición a baja temperatura y para la obtención de combustibles líquidos y
gaseosos por medio de la pirólisis.
Palabras
clave:
Combustión, diagrama de Van Krevelen, índice de combustibilidad, pirólisis,
residuos de frutas
Recibido:
25 de Octubre de 2018. Aceptado: 24 de Abril de 2019
FRUIT
WASTE VALORIZATION FOR COMBUSTION AND PYROLYSIS
ABSTRACT
The
aim of this paper is to establish the valorization of 49 fruit waste as possible raw material in the combustion and
pyrolysis process. The valorization of fruit waste is based on the
combustibility index and the atomic ratios H/C and O/C (Van Krevelen diagram),
which are obtained by proximate analysis, ultimate analysis and heating value. It was found that the heating value decreases with
the combustibility index, which is higher in seeds than in peels. Also, it was
found that for a higher atomic ratio H/C and O/C, the heating value of waste is
lower. It was concluded that the waste: orange, lemon and auyama seeds, and
chontaduro peels, which have a higher calorific value of 15,86; 17,07; 17,35
and 16,58, and a combustibility index of 21.55; 14,02; 17.51 and 11,42,
respectively.
These three wastes are recommended as raw materials for a stable flame
combustion, with low ignition temperature and for the obtaining of liquid and
gaseous fuels through the pyrolysis.
Keywords: Combustion,
combustibility index, fruits waste, pyrolysis, Van Krevelen diagram
Cómo
citar este artículo: R. Rojas, C. FLorez. “Valorización de
residuos de frutas para combustión y pirólisis”, Revista Politécnica, vol. 15,
no.28 pp.42-53, 2019. DOI: https://doi.org/10.33571/rpolitec.v15n28a4
1.
INTRODUCCIÓN
En
Colombia, las industrias del procesamiento de frutas generan aproximadamente
71.943.813 toneladas de residuos sólidos vegetales [1] que tienen un fuerte
impacto sobre el medio ambiente, ya que presentan altos contenidos de materia
orgánica, elementos minerales y presencia de patógenos vegetales que contaminan
el aire, suelo y agua [2]. En el procesamiento de frutas, usualmente se
obtienen residuos como cáscaras, semillas, hojas, vástagos y capachos o estopa,
los cuales se han convertido en un problema no solo ambiental sino económico
relacionado con los costos de disposición (embalaje, almacenamiento,
transporte, neutralización, recepción en rellenos sanitarios, y/o incineración,
entre otros) [3]. El costo por tonelada de residuos sólidos, en algunos países
latinoamericanos, se encuentra entre 30 y 80 US$ en recolección, de 10 a 20 US$
en transporte y 10 a 20 US$ en disposición final en rellenos [4].
En
este estudio se hace referencia exclusivamente a residuos de frutas, que
corresponden a un tipo de biomasa generado en las labores de campo de cultivos
durante la cosecha y clasificación, en la etapa de almacenamiento y transporte
o en los procesos agroindustriales. El aprovechamiento de esta biomasa favorece
de forma significativa la conservación del medio ambiente, ya que su contenido
energético procede de la energía solar fijada en el proceso fotosintético [5].
Generalmente, este tipo de biomasa es usada como alimentación animal, abono y
biofertilizantes [6]. Sin embargo, se han desarrollado otros procesos como la
conversión bioquímica y termoquímica, y la
extracción física, que buscan incrementar el valor de la biomasa produciendo
compuestos químicos, energía, biocombustibles, carbón activado, entre otros
productos [7].
La
obtención de energía mediante combustión directa y la producción de
combustibles sólidos, líquidos y gaseosos por medio del proceso de pirólisis,
son algunas alternativas de aprovechamiento energético de la biomasa [8]. El
índice de combustibilidad (IC) representa un parámetro muy importante al
momento de evaluar el potencial aprovechamiento de un residuo como combustible.
Este índice se determina por el cociente entre
el porcentaje en masa de materia volátil (MV) y el porcentaje en masa de
carbono fijo (CF).
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(1)
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Este
índice, el cual es adimensional, se emplea para determinar la capacidad que
tiene un material combustible para mantener o no un proceso de combustión en
determinadas condiciones. A través de este parámetro es posible comparar el
potencial energético de diferentes materiales, de tal manera que a mayor sea el
IC, mejor será la combustión [9, 10]. Esto se traduce en una mayor estabilidad
de la llama y temperaturas bajas de ignición del material que se está quemando.
Prieto y Chaves [9] demostraron la existencia de una relación entre eventos
térmicos y parámetros cinéticos, encontrando una relación inversamente
proporcional entre la energía de activación media ponderada aparente (Em) y el
IC. Es decir, entre mayor sea este índice menor será la energía de activación
media ponderada aparente y, por tanto, la muestra analizada será más reactiva
en procesos de combustión.
Además,
el diagrama de Van Krevelen, que muestra la relación atómica de
Hidrógeno/Carbono frente a la relación atómica de Oxígeno/Carbono (H/C vs.
O/C), hace posible predecir y comparar el poder calorífico de diferentes
materiales. Este gráfico permite establecer que el poder calorífico aumenta conforme
disminuye la relación atómica O/C y aumenta la relación atómica H/C [11-13].
Este diagrama también es utilizado para conocer que material se puede utilizar
para el proceso de pirólisis con el fin de obtener en mayor medida un
combustible sólido (biosólido o biochar), líquido (bioaceite) o gaseoso [8].
El
objetivo de este trabajo es establecer la valorización de residuos de frutas
(cáscaras, semillas, vástagos y capacho o estopa de coco) como materia prima en
los procesos de combustión y pirólisis, a través de la caracterización por
análisis próximo, último y de poder calorífico. Este potencial de aprovechamiento se plantea a partir del índice de
combustibilidad y de las relaciones atómicas H/C y O/C según el diagrama de Van Krevelen.
MATERIALES
Y MÉTODOS
Obtención y pretratamiento de los residuos.
Los residuos de frutas fueron obtenidos de supermercados,
tiendas y empresas agroindustriales en el departamento de Caldas – Colombia –
Sur América. Se seleccionaron 49 residuos de 25 frutas entre cáscaras (24),
semillas (22), vástagos (2) y capacho o estopa (1). Esta distribución se llevó
a cabo debido a que se tiene mayos disponibilidad de estos residuos. Las frutas
seleccionadas fueron: guanábana, mango, naranja, maracuyá, tomate de árbol,
mandarina, coco, piña, lulo, limón, zapote, chontaduro, mamoncillo, sandía,
papaya, durazno, arazá, curuba, mangostino, guayaba, granadilla, banano,
madroño, melón y auyama. Una vez adquiridos y separados los residuos se
redujeron de tamaño a través de un proceso manual de corte y se sometieron a
secado a 45°C por 60h o hasta alcanzar peso constante, según la norma
NREL/TP-540-42620. Posterior al secado, las muestras se molieron en un molino
de discos hasta alcanzar un tamaño de partícula pasante malla 60 de la serie
Tyler (tamaño menor a 0,246 mm).
Caracterización de los residuos.
Los residuos de frutas se caracterizaron por medio del
análisis próximo, análisis último y poder calorífico. Mediante el análisis
próximo se determina el contenido porcentual de humedad total (Ht), el cual se
determina considerando la humedad a 45°C y a 105°C, como lo establece la norma
ASTM E871, materia volátil (MV) por medio de la norma ASTM E872, cenizas (Cz) a
través de la ASTM NREL/TP-510-42622 y carbono fijo (CF) de los residuos, el
cual se calcula por diferencia. Los análisis
se realizan por duplicado utilizando aproximadamente 1g de muestra.
El análisis último o elemental se lleva a cabo en un
analizador Leco CHN-628 para determinar el contenido de carbono (C), hidrógeno
(H) y nitrógeno (N) según la norma ASTM D5373-08, y en un Leco S-632 para
cuantificar azufre (S) de acuerdo con la norma ASTM D4239. En los dos equipos
se emplea una cantidad de muestra de 0,1 g. Este análisis se realiza por
duplicado. El oxígeno (O) se determina por diferencia. Se agruparon los valores
de N y S (N + S) para analizar el potencial contaminante de los residuos
respecto a las posibles emisiones generadas (NOx y SOx) por estos elementos al
ser quedos. Con el análisis elemental se determinó la formula empírica de cada
uno de los residuos.
La determinación del poder calorífico superior (PCS) se
realiza utilizando 0,1g de muestra en una bomba calorimétrica marca Leco
AC-350, siguiendo la norma ASTM 5865. En este análisis la muestra se somete a
combustión completa en un ambiente adiabático, se registra el cambio de
temperatura que se genera. El PCS se obtiene
de esta información, considerando que se corrige por contenido de humedad y por
contenido azufre [14].
Valorización de los residuos de frutas en
combustión y pirólisis
Con el fin de establecer la valorización de los residuos de
frutas en los procesos de combustión y pirólisis, se plantean como parámetros a
evaluar el índice de combustibilidad y las relaciones atómicas H/C y O/C a
través del diagrama de Van Krevelen. El índice de combustibilidad toma los
resultados del análisis próximo y calcula la relación materia volátil (MV) /
carbono fijo (CF), (MV/CF).
El diagrama de Van Krevelen se emplea como base para
establecer el potencial aprovechamiento de los residuos de fruta como materia
prima en los procesos de combustión y pirólisis [8]. Este diagrama se construye
con las relaciones atómicas H/C y O/C, las cuales están dadas por medio de las
siguientes ecuaciones (2)-(3) [8]:
(2)
(3)
Donde %H es el porcentaje en masa de hidrógeno, %O es el
porcentaje en masa de oxígeno, %C es el porcentaje en masa de carbono, todos en
base seca libre de ceniza. MH, MO y MC es el peso atómico del hidrógeno,
oxígeno y carbono, respectivamente. Según este diagrama, valores altos de las
relaciones H/C y O/C favorecen la producción de volátiles y líquidos durante el
proceso de pirólisis, mientras que con bajos valores de estas relaciones se
favorece la producción de sólidos durante la pirólisis. En combustión se busca
que la relación de O/C sea baja y el valor de H/C sea alto, lo cual garantiza
que el residuo tiene un alto poder calorífico que beneficia la obtención de
energía [8].
3. RESULTADOS Y
DISCUSIÓN
Caracterización
de los residuos
Las Tablas 1 y 2 muestras los resultados del análisis próximo completo
y del análisis elemental, respectivamente, obtenidos experimentalmente en este
trabajo. La Tabla 1 presenta los resultados del análisis próximo en base seca,
índice de combustibilidad (MV/CF) y poder calorífico superior (PCS) de los 49
residuos de frutas (entre cáscaras, semillas, vástagos y estopa). Se observa
que el contenido de cenizas (Cz) de estos residuos esta entre 0,65% (cáscara de
coco) y 17,88% (cáscara de melón). De igual forma se aprecia que las semillas
presentan un menor contenido de Cz (por debajo del 5%), comparado con las
cáscaras. El contenido de MV varía entre 71,08%
(cáscara de naranja) y 93,14% (cáscara de chontaduro). En general, se observa
que las cáscaras reportan menor contenido de MV comparado con las semillas. Esto posiblemente se debe a que parte de la MV presente en
la mayoría de las cáscaras es de bajo peso molecular (con baja temperatura de
evaporación), mientras que en las semillas se presenta MV de alto peso
molecular (con altas temperatura de evaporación) [15].
Respecto al carbono fijo, en la Tabla 1 se muestra que varía entre
4,29% (semilla de naranja) y 27.01% (cáscara de mangostino). En este parámetro
no se aprecia diferencia entre las semillas y las cáscaras. En cuanto al IC,
este se encuentra entre 2,64% (cáscara de mangostino) y 21,55% (semilla de
naranja). El PCS varía entre 15,15MJ/kg (cáscara de melón) y 19,89MJ/kg
(cáscara de coco). Este resultado confirma la premisa que a mayor contenido de
cenizas menor es el poder calorífico de un material [9]. De los residuos
analizados, los resultados del análisis próximo para la estopa de coco, el
vástago de piña y el vástago de tomate de árbol, se encuentran entre los
valores de los análisis próximos obtenidos para las cáscaras y las semillas
estudiadas. Al comparar el análisis próximo con datos de trabajos anteriores,
se observa que los resultados del presente estudio se encuentran dentro de los
rangos reportados en la literatura. Sin embargo, en el caso de la ceniza, se han
reportado valores superiores a los encontrados para los residuos analizados
[16, 17]. De igual forma, los valores del poder calorífico de los residuos de
fruta analizados son congruentes con otros datos presentados en la literatura
[8, 16, 17].
En la Tabla 2 se muestran los resultados del análisis último en base
seca libre de cenizas, las relaciones atómicas H/C y O/C, y las fórmulas
empíricas de 49, residuos de frutas (entre cáscaras, semillas, vástagos y
estopa). Del análisis último se encuentra que el contenido de carbono varía
entre 45,21% (cáscara de melón) y 50,65% (cáscara de mangostino). En términos
generales, se encontró que las cáscaras tienen un mayor contenido de carbono
que las semillas. El contenido de hidrógeno no presenta grandes diferencias
entre cada uno de los residuos, este varía entre 5,98% (estopa y cáscara de
coco) y 6,21% (cáscara de melón). Para el contenido de oxígeno en los residuos
de frutas, se observa que está entre 43,32 (cáscara de mangostino) y 46,25
(semilla de naranja).
El contenido de nitrógeno y azufre (N + S) se encuentra entre 0,04
(cáscara de mangostino) y 3,13% (cáscara de melón). Este parámetro es de gran
importancia en combustión, dado que la producción de emisiones tipo NOx y SOx,
que causan problemas ambientales, depende del contenido de N + S presente en el
material empleado como combustible. Por lo tanto, partiendo del contenido de N
+ S, se espera que al someter a combustión residuos como el vástago de tomate
de árbol (2,18%), cáscara de sandía (2,42%) y cáscara de melón (3,13%), se
presenten emisiones considerables de NOx y SOx; mientras que al quemar residuos
como cáscara de mangostino (0,04%), semilla de curuba (0,17%), cáscara (0,17%)
y estopa de coco (0,18%), y cáscara de naranja (0,41%), no se esperan emisiones
considerables de dichos gases contaminante [3].
Los porcentajes de carbono, hidrógeno,
nitrógeno y azufre obtenidos en este estudio para cada uno de los residuos son
similares a los datos reportados en la literatura para un conjunto de residuos
de fruta, mientras que el porcentaje de oxígeno es más alto para los residuos
analizados.
Se agruparon los
valores de N y S (N + S) para analizar el potencial contaminante de los
residuos respecto a las posibles emisiones generadas (NOx y SOx) por estos
elementos al ser sometidos a combustión. Fuente: Propia de los autores.
A partir de las fórmulas empíricas de cada residuo y bajo condiciones
de combustión completa, se encuentra que las mayores emisiones de NO3
y SO3, por cada mol de residuo, se presentan en el vástago de tomate
de árbol (0,70 mol de NO3 y 0,05 moles de SO3), cáscara
de sandía (0,75 mol de NO3 y 0,06 moles de SO3) y cáscara
de melón (1,10 mol de NO3 y 0,04 moles de SO3). Mientras
que las menores emisiones de NO3 y SO3, por cada mol de
residuo, se presentan en la cáscara de mangostino (0,01 mol de NO3 y
0,01 moles de SO3), semilla de curuba (0,04 mol de NO3 y
0,01 moles de SO3), cáscara (0,03 mol de NO3 y 0,02 moles
de SO3) y estopa de coco (0,04 mol de NO3 y 0,01 moles de
SO3), y cáscara de naranja (0,09 mol de NO3 y 0,02 moles
de SO3).
Aprovechamientos
de los residuos de frutas en combustión y pirólisis
Para analizar el aprovechamiento potencial de los residuos de frutas
como materia prima en combustión y pirólisis se realizaron los siguientes
gráficos entre: poder calorífico superior (PCS) y
contenido de cenizas (Cz) en la Fig. 1, PCS e
índice de combustibilidad (MV/CF) en la Fig. 2, MV/CF y relación atómica H/C en la Fig. 3, poder calorífico y
relación atómica O/C en la Fig. 4, y entre la relación atómica H/C y la relación atómica O/C (diagrama de Van Krevelen)
en la Fig. 5. En la Fig. 1 se observa que existe una relación lineal entre el
Cz y el PCS. Este comportamiento es claro en las cáscaras de frutas, pero menos
claro en las semillas. De igual manera, se encuentra que alrededor del 90% de
las semillas tienen un PCS entre 17 y 19 MJ/kg con contenidos de Cz menores al
5%, mientras que, para ese mismo porcentaje, las cáscaras presentan valores de
PCS entre 17 y 20 MJ/kg con contenidos de Cz menores al 10%. Esto indica que
hay una mayor variación del contenido de Cz y PCS en las cáscaras que en las
semillas de frutas.
Fig. 1. Variación del
poder calorífico superior con el contenido de ceniza de los residuos de frutas.
Fuente:
Propia de los autores.
En la Fig. 2 se presenta la variación del PCS
con el IC de los residuos de frutas. Se observa que al aumentar el IC disminuye
el PCS. Aun así, se esperaría que con el aumento en IC se
mejore la reactividad en la combustión, generando una mayor estabilidad de la
llama y reduciendo la temperatura de ignición del material combustible [9, 10].
Según esto, las semillas de naranja, limón y auyama, y las cáscaras de
chontaduro pueden ser considerados como materia prima para la generación de
energía. En pirólisis, estos mismos residuos se recomiendan para la producción
de una mayor fracción gaseosa, por su elevado contenido de materia volátil [7,
8]. Si se desea obtener mayor contenido de biosólido, se recomienda emplear
cáscara y semilla de curuba, y cáscaras de naranja, mandarina y mangostino.
Fig.
2. Variación del poder calorífico superior con el índice de combustibilidad de
los residuos de frutas. Fuente: propia de los autores
La variación del IC (MV/FC) con la relación atómica H/C de los residuos
de frutas se presenta en la Fig. 3. En la literatura se reporta que la materia
volátil está formada por una parte combustible constituida por compuestos
gaseosos CxHy, CO e H2, por lo cual un mayor contenido de H en un residuo se ve
reflejado en un alto contenido de MV [15]. Por lo tanto, para que un material
sea reactivo a la combustión y favorezca la producción de la fracción gaseosa
en el proceso de pirólisis, se requiere que el residuo tenga altos contenidos
de H y MV. Considerando esto, se confirma la conclusión de la Fig. 2, donde se
recomiendan las semillas de naranja, limón y auyama, y las cáscaras de
chontaduro. Además, un bajo IC y un bajo valor de la relación atómica H/C,
indican que el residuo tiene mayor contenido de carbono fijo, lo cual permite
tener una combustión más prolongada y mayor PCS, y en pirólisis se puede
obtener una mayor fracción de biosólido [21].
En la Fig. 4 se muestra la variación del
poder calorífico superior con la relación atómica O/C de los residuos de
frutas. Aquí se puede ver que una mayor relación atómica O/C hace que el PCS
disminuya [21]. Esto indica que la presencia de oxígeno en el residuo no
contribuye al PCS y dificulta la transformación de los residuos en combustibles
líquidos en el proceso de pirólisis [10]. Esto se debe a que el oxígeno consume
parte de hidrógeno para producir agua. Sin embargo, un alto contenido de
hidrógeno y oxígeno en los residuos resulta en un mayor rendimiento de
producción de volátiles y líquidos durante el proceso de pirólisis [7].
Igualmente, en esta figura se aprecia que, en general, las semillas tienen un
mayor contenido de oxígeno que las cáscaras, confirmado los resultados
mostrados en la Tabla 2. Este diagrama (PSC vs. O/C) también sirve para
establecer comparaciones entre el PCS de diferentes residuos respecto al
análisis último [21]. Allí se establece que los residuos con una alta relación
atómica O/C (mayor contenido de oxígeno y menor contenido de carbono) tienen un
PCS menor que aquellos que tiene altos valores de las
relaciones atómicas O/C y H/C (mayor contenido de carbono) [21].
Fig.
3. Variación del índice de combustibilidad con la relación atómica H/C de los
residuos de frutas. Fuente: Propia de los
autores.
Fig. 4. Variación del poder calorífico superior
con la relación atómica O/C de los residuos de frutas.
Fuente: Propia de los autores
La
correlación que existe entre las relaciones atómicas H/C y O/C para los
residuos de frutas se analizan a través del diagrama de Van Krevelen que se
presenta en la Fig. 5. El diagrama Van Krevelen se utiliza para establecer las
diferencias en la composición elemental y PCS de diversos materiales de origen
fósil o biomásico, o entre el mismo material que ha
experimentado alguna transformación física o química [22]. En la figura
se muestra encerrado en un círculo los residuos con menor PCS, que corresponden
a la cáscara de melón (15,15 MJ/kg), semilla de naranja (15,86 MJ/kg), cáscara
de chontaduro (16,58 MJ/kg) y semilla de limón (17,07 MJ/kg).
Como
se puede ver en esta figura, tanto para las semillas (R2=0,96) como para las
cáscaras (R2=0,89) la relación atómica H/C se puede expresar como una función
lineal de la relación atómica O/C [23]. Analizando los coeficientes numéricos de las
correlaciones presentadas en la Fig. 5, se encuentra hay diferencia entre las
cáscaras y las semillas. Esto puede indicar que cada tipo de biomasa tiene su
propia correlación característica. Esto se puede explicar debido a que las
cáscaras y las semillas tienen diferentes contenidos orgánicos estructurales
(celulosa, hemicelulosa y lignina), extractivos y minerales [24]. En general,
las cáscaras presentan un alto contenido de celulosa y hemicelulosa, en cambio,
las semillas tienen mayor porcentaje de lignina. En el caso de la pirólisis,
los residuos con alto contenido de hemicelulosa producirán gases no
condensables y baja cantidad de alquitrán, mientras que los residuos con mayor
porcentaje de celulosa generarán gases condensables y una cantidad insignificante
de carbón. Los residuos ricos en lignina producirán compuestos aromáticos y
carbonizados, asimismo la pirólisis de la lignina contribuye al rendimiento del
líquido, el cuál contendrá bioaceites y alquitrán [8].
La diferencia entre los contenidos estructurales de los residuos
también explica los diferentes comportamientos entre los mismos tipos de estos.
En la literatura Jones et al. [23] reporta la siguiente correlación para un
gran rango de biomasas:
(5)
Al comparar estas ecuaciones se observa que la correlación de las
semillas se ajusta más a lo reportado por Jones et al. [23].
Fig. 5. Diagrama de Van
Krevelen para los residuos de frutas. Donde y = H/C y
x = O/C. Fuente: Propia de los autores.
4. CONCLUSIONES
Los
residuos de frutas representan una fuente potencial de energía. Si se considera
el poder calorífico superior de los residuos de fruta analizados, se esperaría
que su uso como materia prima para la obtención de energía no solo mitigue el impacto
ambiental negativo debido a su disposición inadecuada, sino que también genere
una mejora en la economía. Según el contenido de cenizas de los residuos de
fruta analizados, se propone utilizar semillas de frutas en procesos de
combustión, ya que estas generarán menor corrosión o incrustaciones. Asimismo,
estos residuos se pueden aplicar en pirólisis con el fin de obtener un
biosólido con mejores propiedades. Las semillas de naranja, limón y auyama, y
las cáscaras de chontaduros se caracterizan por presentar un alto IC, por lo
que se recomiendan para procesos de combustión con mayor estabilidad de la
llama y menor temperatura de ignición del material combustible. Estos mismos
residuos presentan un alto contenido de materia volátil e hidrógeno, por lo que
tienen aplicaciones en procesos de pirólisis en los que se desee obtener una
mayor fracción gaseosa o líquida. Por otro lado, si se busca una combustión
prolongada o una mayor fracción de biosólido en pirólisis, se sugiere utilizar
residuos como las cáscaras de mangostino, naranja, curuba, guanábana, coco y
arazá, estopa de coco y semilla de curuba, los cuales presentan un bajo IC y
baja relación atómica H/C.
5.
AGRADECIMIENTOS
Los
autores desean agradecer a la Universidad Nacional de Colombia por el apoyo al
proyecto “Identificación, cuantificación y caracterización de los residuos
orgánicos generados en la agroindustria caldense para su aprovechamiento
energético y bioactivo” con código HERMES 35961.
6. Referencias Bibliográficas
[1]
Peñaranda, L. V., Montenegro, S. P. y Giraldo, P. A. Aprovechamiento de
residuos agroindustriales en Colombia. Revista de Investigación Agraria y
Ambiental, 8(2), 141–150, 2017.
[2]
Díaz, A. L. Biodegradación de residuos de frutas y vegetales provenientes de
supermercados usando la técnica de aireación forzada, Kuxulkab - Revista de
divulgación, 17 (33), 5-7, 2011.
[3]
Vargas, Y. A. y Pérez, L. I. Aprovechamiento de residuos agroindustriales en el
mejoramiento de la calidad del ambiente, Revista Facultad de Ciencias Básicas,
14 (1), 1-14, 2018.
[4]
Iglesias, D. Costos
económicos por la generación y manejo de residuos sólidos en el municipio de
Toluca, Estado de México. Revista Equilibrio Económico, 3 (2), 131-148, 2007.
[5]
Oro, A., Da Silva, E., Da Silva, D. A., Hillig, E. y Pelz, S. K. Biomass
energetic potential from timber harvesting at different times of storage,
Floresta, 48 (1), 9-18, 2018.
[6]
Pantoja-Chamorro, A. L., Hurtado-Benavides, A. M. y Martínez-Correa, H. A.
Caracterización de aceite de semillas de maracuyá (Passiflora edulis Sims.)
procedentes de residuos agroindustriales obtenido con CO2 supercrítico, Acta
Agronómica, 66 (2), 178-185, 2017.
[7]
Demirbas, A. Fuels from biomass. Biorefineries for biomass upgrading
facilities, Springer, Londres, 2010.
[8] Basu,
P. Biomass gasification, pyrolysis and torrefaction: practical design and
theory. Elsevier,
Burlington, 2013.
[9]
Prieto, A. y Chaves, A. Aplicación de métodos termogravimétricos y su
correlación C/O y C/H en la combustión de carbón en calderas de parrilla móvil.
Santiago de Cali, Universidad del Valle, 1998.
[10]
Urhan, R. M. Mejora de la eficiencia de la combustión de carbones utilizados en
el Valle del Cauca mediante un estudio previo de su reactividad, Santiago de
Cali, Universidad del Valle - UPB, 2000.
[11]
Rivas-Ubach, A., Lui, Y., Bianchi, T. S., Tolic, N., Jansson, C. y Pasa-Tolic,
L. Moving beyond the van Krevelen Diagram: A New Stoichiometric Approach for
Compound Classification in Organisms, Anal. Chem, 90 (10), 6152-6160, 2018.
[12] Cai,
J., He, Y., Yu, X., Banks, S. W., Yang, Y., Zhang, X., Yu, Y., Liu, R. y
Bridgwater, A. V. Review of physicochemical properties and analytical
characterization of lignocellulosic biomass, Renewable and Sustainable Energy
Reviews, 76, 309-322, 2017.
[13]
Wang, C., Zhu, X., Liu, X., Lv, Q., Zhao, L. y Che, D. Correlations of chemical
properties of high-alkali solid fuels: A comparative study between Zhundong
coal and biomass, Fuel, 211, 629-637, 2018.
[14]
Cámara,
A. Diseño y puesta a punto de un protocolo para determinar el poder calorífico
de sólidos. Aplicación a residuos plásticos. Trabajo fin de grado en Ingeniería
en Tecnologías Industriales. Universitat Politécnica de Valéncia. 2017.
[15]
García, R., Pizarro, C., Lavín, A.G. y Bueno, J.L. Spanish biofuels heating
value estimation. Part II: Proximate analysis data, Fuel, 117, 1139–1147, 2014.
[16]
Rincón, J.M. y Silva, E.E. Bioenergía: Fuentes, conversión y
sustentabilidad, Charlie’s Impresores Ltda., Bogotá, 2015.
[17]
Vargas, Y.A. y Pérez, L.I. Aprovechamiento de residuos agroindustriales para el
mejoramiento de la calidad del ambiente, Revista Facultad de Ciencias Básicas,
14 (1), 59-72, 2018.
[18]
Cadavid, L.S. y Bolaños, I.V. Aprovechamiento de residuos orgánicos para la
producción de energía renovable en una ciudad colombiana, Energética, 46,
23-28, 2015.
[19]
Nunes, L.J.R., Matias, J.C.O. y Catalão J.P.S. Biomass combustion systems: A
review on the physical and chemical properties of the ashes, Renewable and
Sustainable Energy Reviews, 53, 235–242, 2016.
[20]
Boumanchar, I., Chhiti, Y., M’hamdi, F. E., El, A., Sahibed-Dine, A., Bentiss,
F., Jama, C. y Bensitel, M., Effect of materials mixture on the higher heating
value: Case of biomass, biochar and municipal solid Waste, Waste Management,
61, 78-86, 2017.
[21] Arteaga-Perez, L.E., Flores, M.,
Escobar, M., Segura, C. y Gordon, A. Análisis comparativo de la torrefacción
húmeda y seca de Pinus radiata, Energética, 46, 5-12, diciembre 2015.
[22] Van
der Stelt, M.J.C. Gerhauser, H., Kiel, M.J.C. y Ptasinski, K.J. Biomass
upgrading by torrefaction for the production of biofuels: A review, Biomass and
Bioenergy, 35, 3748-3762, 2011.
[23]
Jones, J. M., Nawaz, M., Darvell, L. I., Ross, A. B., Pourkashanian, M. y
Williams, A. Towards biomass classification for energy applications, Science in
Thermal and Chemical Biomass Conversion, Victoria, Canadá, 331-339,
agosto-septiembre 2004.
[24]
Vassilev, S.V., Baxter, D., Andersen, L.K., Vassileva, C.G. y Morgan, T.J. An
overview of the organic and inorganic phase composition of biomass, Fuel, 94,
1-33, 2012.