Producción de biocarbón por pirólisis lenta a partir de biomasa residual de invernaderos urbanos y su aplicación en la mejora de la productividad de los mismos

Los residuos vegetales que se producen tanto en los invernaderos como los que provienen de la basura municipal pueden ser aprovechados de diferente manera y evitar su impacto ambiental negativo. En este trabajo se ha estudiado la obtención de biocarbón por medio de pirólisis lenta utilizando residuos de plantas de brócoli, tomate riñón y zuchinni para utilizarlo como enmienda del suelo agrícola. La materia prima utilizada proviene de los invernaderos urbanos de la asociación AGRUPAR de la ciudad de Quito. Se ha llevado a cabo la caracterización de estas materias primas a través del análisis elemental, análisis proximal, medidas de densidad, pH y conductividad eléctrica. Se ha realizado un análisis termogravimétrico de cada biomasa a diferentes velocidades de calefacción tanto en atmósfera inerte como oxidante. En general, su descomposición en atmósfera inerte sigue el patrón de las biomasas lignocelulósicas. En atmósfera oxidante se distingue a velocidades de calefacción elevadas, un proceso de descomposición más brusco (alrededor de 450 ºC) que se asocia con la combustión de la fracción más superficial que reacciona más violentamente con el aire. A partir de los resultados del TG se ha planteado un modelo cinético para cada biomasa en atmósfera inerte y oxidante. En general, la descomposición se puede simular con 5-6 reacciones independientes. Se han obtenido los parámetros cinéticos de los procesos de descomposición de la biomasa considerados. La concordancia de los resultados obtenidos por medio del modelo cinético con los resultados experimentales es muy alta. Asimismo, se ha llevado a cabo la pirólisis analítica de los 3 residuos a diferentes temperaturas (entre 100 y 800 ºC), mediante la técnica EGA/Py-GC/MS, habiendo observado que los ácidos orgánicos, cetonas, alcoholes y derivados del furano aparecen a bajas temperaturas presentando un máximo a temperaturas intermedias (400-600 ºC). Por otro lado, alcanos y alquenos, compuestos nitrogenados, derivados del benceno, fenol, pirrol y piridina aparecen a temperaturas intermedias y alcanzan su máximo a temperaturas altas (700-800 ºC). Hay que destacar la presencia significativa de ácido acético, neofitadieno, piridina, limoneno e indol. A partir de biomasa unificada, seca y homogénea se ha obtenido biocarbón por pirólisis lenta a 450 ºC. Este proceso se ha realizado en un reactor vertical, operando por cargas, a escala laboratorio. El biocarbón obtenido se caracterizó mediante el análisis elemental y proximal, midiendo además el área superficial, pH, densidad, conductividad eléctrica, capacidad de intercambio catiónico y presencia de metales, concluyendo que es un biocarbón apropiado para la enmienda de suelos agrícolas según la organización Iniciativa Internacional para el Biocarbón (IBI). Finalmente se analizó la aplicación del biocarbón en los invernaderos urbanos. Se cultivó fréjol añadiendo al suelo diferentes concentraciones de biocarbón y de bioabono. Los mejores resultados se han obtenido cuando se añaden ambos aditivos al sustrato con porcentajes del 0.5 y 1% respectivamente. La adición del biocarbón al sistema (tierra + bioabono) ha incrementado el rendimiento por planta un 15%.

Author

• Medina, Sergio

• Pirólisis
• Biomasa vegetal
• Pirólisis analítica
• Cinética
• Biocarbón
• Enmienda al suelo

Identifier

hdl:10045/164481

OAI identifier oai:identifier

oai:rua.ua.es:10045/164481