Caracterización y pirólisis de residuos de la planta de tomate (Solanum Lycopersicum) de los invernaderos Agrupar

Contenido principal del artículo

Sergio Medina Romo, Ph. D.
Gonzalo Chiriboga Gavidia, Ph. D.
Washington Ruiz López, Mgtr.
Alejandro Delgado Araujo, Mgtr.

Resumen

La generación de desechos vegetales es elevada a nivel mundial. La pirólisis lenta es una forma de valorizar estos residuos. El análisis termogravimétrico (TGA) se emplea para caracterizar la biomasa, estudiar su comportamiento con la temperatura y evaluar el potencial de los residuos como fuente de energía y productos de valor añadido. El presente estudio caracteriza los residuos (tallos y hojas) de la planta de tomate (Solanum lycopersicum) de los invernaderos del proyecto AGRUPAR-Quito, con el objetivo de analizar su estructura química y su comportamiento con la temperatura. Se realiza el análisis elemental de los residuos, su composición química por deconvolución, el poder calorífico por la fórmula de Dulong, el pH y la conductividad eléctrica. El análisis proximal se obtiene con la técnica TGA. Para observar su comportamiento con la temperatura, se realiza el TGA en atmósfera inerte (N2) y oxidante (aire). Los resultados principales muestran que los residuos de la planta de tomate tienen un poder calorífico de 12,4 MJ kg-1, pH neutro. Su principal constituyente químico es la hemicelulosa (66,5%). Al tener un porcentaje de carbono fijo de 14,1% y relaciones molares de H/C y O/C de 0,9 y 0,52, respectivamente, estos residuos son propicios para producir biocarbón y este, como enmienda de suelos agrícolas. La fracción volátil (58,4%) puede ser empleada para elaborar combustibles gaseosos y líquidos, así como fuente de productos para la industria. Su comportamiento con la temperatura es similar al de los materiales lignocelulósicos, formando picos característicos en cada proceso de descomposición tanto en atmósfera inerte como en oxidante.

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Detalles del artículo

Cómo citar
Medina Romo, S., Chiriboga Gavidia, W. G., Ruiz López, W. P., & Delgado Araujo, A. J. (2025). Caracterización y pirólisis de residuos de la planta de tomate (Solanum Lycopersicum) de los invernaderos Agrupar. REVISTA CIENTÍFICA ECOCIENCIA, 12(4), 1–18. https://doi.org/10.21855/ecociencia.124.1073
Sección
Artículos
Biografía del autor/a

Sergio Medina Romo, Ph. D., Universidad Central del Ecuador

Ingeniero Químico, MBA en Gerencia Empresarial, Magíster en Ingeniería Industrial, MBA en Energías
Renovables, PhD en Ingeniería Química. Docente titular a tiempo completo en la Facultad de Ingeniería Química de la Universidad Central del Ecuador.

Gonzalo Chiriboga Gavidia, Ph. D., Universidad Central Del Ecuador

Ingeniero Químico, Máster en Gestión Dirección de Proyectos, Máster en Sistemas de Energía, Doctor en ciencias en Oceanografía Química. Docente de la  Universidad Central del Ecuador en la Facultad de Ingeniería Química

Washington Ruiz López, Mgtr., Universidad Central Del Ecuador

Ingeniero Químico graduado en la Universidad Central del Ecuador, Magíster en Sistemas Integrados de
Gestión.

Alejandro Delgado Araujo, Mgtr., Universidad Central del Ecuador

Ingeniero Químico graduado en la Universidad Central del Ecuador, Magíster en Diseño, Producción y
Automatización industrial.

Citas

Agnol, L. D., Neves, R. M., Maraschin, M., Moura, S., Ornaghi, H. L., Dias, F. T. G., & Bianchi, O. (2021). Green synthesis of Spirulina-based carbon dots for stimulating agricultural plant growth. Sustainable Materials and Technologies, 30, pp. 347-358. https://doi.org/10.1016/j.susmat.2021.e00347

AGRUPAR. (2021). Invernaderos urbanos y suburbanos Quito. [Documento informativo]. https://interlace-hub.com/es/quito-y-su-agricultura-urbana-agrupar

Apaydin-Varol, E., & Pütün, A. E. (2012). Preparation and characterization of pyrolytic chars from different biomass samples. Journal of Analytical and Applied Pyrolysis, 98, pp. 29–36. https://doi.org/10.1016/j.jaap.2012.07.001

Arauzo, J., Bimbela, F., Ábrego, J., Sánchez, J.L., y Gonzalo, A. (2014). Introducción a las tecnologías de aprovechamiento de biomasa. Boletín del Grupo Español del Carbón, 33, pp. 2-6. http://www.gecarbon.org/boletines/articulos/BoletinGEC_033-A01.pdf

Banco Mundial, 2018. Desechos 2.0: Un panorama mundial de la gestión de desechos sólidos hasta 2050. https://openknowledge.worldbank.org/handle/10986/30317

Brassard, P., Godbout, S., Lévesque, V., Palacios, J., Raghavan, V., Ahmed, A., Hogue, R., Jeanne, T., & Verma, M. (2019). Biochar for soil amendment. Char and Carbon Materials Derived from Biomass. 4, pp. 110-145. Elsevier inc. https://doi.org/10.1016/B978-0-12-814893-8.00004-3

Center for Clean Air Policy. (2017). Estudio de basura en Quito. [Reporte Informativo Municipio de Quito]. file:///C:/Users/User/Downloads/Dialnet-CaracterizacionDeLosResiduosSolidosUrbanosYDesperd-9016356.pdf

Chen, W. H., Wang, C. W., Ong, H. C., Show, P. L., & Hsieh, T. H. (2019). Torrefaction, pyrolysis and two-stage thermodegradation of hemicellulose, cellulose and lignin. Fuel, 258, pp. 116168-116181. Springer. https://doi.org/10.1016/j.fuel.2019.116168

Encinar, J. M., González, J. F., & Martínez, G. (2008). Energetic use of the tomato plant waste. Fuel Processing Technology, 89(11), pp. 1193–1200. https://doi.org/10.1016/j.fuproc.2008.05.011

Font, R., Moltó, J., Gálvez, A., & Rey, M. D. (2009). Kinetic study of the pyrolysis and combustion of tomato plant. Journal of Analytical and Applied Pyrolysis, 85(1–2), pp. 268–275. https://doi.org/10.1016/j.jaap.2008.11.026

Goyal, H. B., Seal, D., & Saxena, R. C. (2008). Bio-fuels from thermochemical conversion of renewable resources: A review. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 12, pp. 504–517. https://doi.org/10.1016/j.rser.2006.07.014

Hidayat, S., Abu Bakar, M. S., Yang, Y., Phusunti, N., & Bridgwater, A. V. (2018). Characterisation and Py-GC/MS analysis of Imperata Cylindrica as potential biomass for bio-oil production in Brunei Darussalam. Journal of Analytical and Applied Pyrolysis, 134, pp. 510–519. https://doi.org/10.1016/j.jaap.2018.07.018

Joseph, S., Cowie, A. L., Van Zwieten, L., Bolan, N., Budai, A., Buss, W., Cayuela, M. L., Graber, E. R., Ippolito, J. A., Kuzyakov, Y., Luo, Y., Ok, Y. S., Palansooriya, K. N., Shepherd, J., Stephens, S., Weng, Z., & Lehmann, J. (2021). How biochar works, and when it doesn’t: A review of mechanisms controlling soil and plant responses to biochar. GCB Bioenergy, 13(11), pp. 1731–1764. https://doi.org/10.1111/gcbb.12885

Llorach-Massana, P., Lopez-Capel, E., Peña, J., Rieradevall, J., Montero, J. I., & Puy, N. (2017). Technical feasibility and carbon footprint of biochar co-production with tomato plant residue. Waste Management, 67, pp. 121–130. https://doi.org/10.1016/j.wasman.2017.05.021

Luo, X., Liu, G., Xia, Y., Chen, L., Jiang, Z., Zheng, H., & Wang, Z. (2017). Use of biochar-compost to improve properties and productivity of the degraded coastal soil in the Yellow River Delta, China. Journal of Soils and Sediments, 17(3), pp. 780–789. https://doi.org/10.1007/s11368-016-1361-1

Medina Romo, S. H., 2023. 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. Ph.D. tesis inédita. Universidad de Alicante.

Rajkovich, S., Enders, A., Hanley, K., Hyland, C., Zimmerman, A. R., & Lehmann, J. (2012). Corn growth and nitrogen nutrition after additions of biochars with varying properties to a temperate soil. Biology and Fertility of Soils, 48(3), pp. 271–284. https://doi.org/10.1007/s00374-011-0624-7

Rojas González, A. y Flores Montes, C. (2019). Valorizacion de residuos de frutas para combustión y pirólisis. Revista Politecnica, 15, pp. 42–53. https://doi.org/https://doi.org/10.33571/rpolitec.v15n28a4. file:///C:/Users/User/Downloads/Valorizacion_de_residuos_de_frutas_para_combustion.pdf

Ronsse, F, Dickinson, D., Nachenius, R., & Prins, W. (2013a). Biomass pyrolysis and biochar characterization. Forebiom Workshop 2013, [Department Of Biosystems Engineering, Faculty of Bioscience Engineering, Ghent University (Belgium)], pp. 1–24. https://www.oeaw.ac.at/forebiom/WS1lectures/SessionII_Ronsse.pdf

Rueda-Ordóñez, Y., & Tannous, K. (2017). Análisis cinético de la descomposición térmica de biomasas aplicando un esquema de reacciones paralelas independientes. UIS Ingenierías 16(2), pp. 119–127. https://doi.org/10.18273/revuin.v16n2-2017011

Sanchez-Hervas, J.M, Ortiz, I., Márquez, A., Fernández-Fernández, A.M., Canivell, M., y Ruiz, E. (2023). Pirólisis de biomasa y residuos como estrategia de producción sostenible y simbio-sis industrial en la comunidad de Madrid (España). Tecnología en Marcha. 36, número especial. Encuentro Iberoamericano en Biomasa y Bioenergía, pp. 45-54. https://doi.org/10.18845/tm.v36i10.7010

Tripathi, M., Sahu, J. N., & Ganesan, P. (2016). Effect of process parameters on production of biochar from biomass waste through pyrolysis: A review. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 55, pp. 467–481. https://doi.org/10.1016/j.rser.2015.10.122

Tursi, A. (2019). A review on biomass: Importance, chemistry, classification, and conversion. Biofuel Research Journal, 6, pp. 962–979. https://doi.org/10.18331/BRJ2019.6.2.3

Shen, D., Xiao, R., Gu, S., & Zhang, H. (2013). The Overview of Thermal Decomposition of Cellulose in Lignocellulosic Biomass. Cellulose - Biomass Conversion. https://doi.org/10.5772/51883

Sun, J., Norouzi, O., & Mašek, O. (2022). A state-of-the-art review on algae pyrolysis for bioenergy and biochar production. Bioresource Technology, 346, pp. 126258-126272. https://doi.org/10.1016/j.biortech.2021.126258

Wang, B., Xu, F., Zong, P., Zhang, J., Tian, Y., & Qiao, Y. (2019). Effects of heating rate on fast pyrolysis behavior and product distribution of Jerusalem artichoke stalk by using TG-FTIR and Py-GC/MS. Renewable Energy, 132, pp. 486–496. https://doi.org/10.1016/j.renene.2018.08.021