Pretratamiento de Biomasa Lignocelulósica de los Desechos Agrícolas del Cacao Para la Producción de Biogás en una Finca Cacaotera

Digital

Autores:
Carreño-Vesga, Jessica Paola
Tipo de recurso:
Fecha de publicación:
2023
Institución:
Universidad de Santander
Repositorio:
Repositorio Universidad de Santander
Idioma:
spa
OAI Identifier:
oai:repositorio.udes.edu.co:001/8251
Acceso en línea:
https://repositorio.udes.edu.co
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Palabra clave:
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Por su parte, la Digestión Anaerobia (DA) es considerada como una tecnología factible para transformar materia prima de estas características. Sin embargo, la eficiencia de este proceso de conversión se encuentra limitada por la recalcitrancia que causa la protección de la lignina de este tipo de biomasa, ocasionando una baja eficiencia de hidrólisis. El objetivo del presente estudio fue evaluar dos pretratamientos como etapa preliminar al proceso de digestión anaerobia de la corteza de la pulpa del cacao para la producción de biogás en una finca cacaotera. Inicialmente, se evaluaron dos tipos de pretratamiento, en el que el potencial de biogás fue evaluado a través de una prueba de Actividad Metanogénica Específica (AME), seguida de una prueba del Potencial de Biometanización (PBM). Dentro de los resultados de la evaluación de la AME, se observa una producción de metano con mayor estabilidad en la relación 1:3 del inóculo de vaca: agua. En cuanto al PBM, se encontró que los dos pretratamientos evaluados tienen la capacidad para ser utilizados en la producción de Metano (CH4). Sin embargo, en las condiciones de operación, la muestra con mayores rendimientos y estabilidad del proceso fue el pretratamiento molienda en cuchilla e inóculo de estiércol de vaca con adición de agua, con producción total de 0.006620 m3 CH4/gSV y un promedio de producción diaria de 0.000414 m3 CH4/gSV.During the process of harvesting the cocoa harvest, the waste of the Cocoa Husk (CC) is left by the farmer in the same crop, causing pollution to the environment and likely to cause problems to the same crop. Lignocellulosic biomass (BL), including CC agricultural residues, is considered a fermentable material for biofuel production, due to its high content of cellulose and hemicellulose. Anaerobic digestion (AD) is considered a feasible technology to transform raw materials of these characteristics. However, the efficiency of this conversion process is limited by the recalcitrance that causes the protection of lignin from this type of biomass, causing low hydrolysis efficiency. The objective of this study was to evaluate two pretreatments as a preliminary stage to the anaerobic digestion process of the cocoa pulp bark for the production of biogas in a cocoa farm. Two types of pretreatments were initially evaluated, in which biogas potential was evaluated through a Specific Methanogenic Activity (AME) test, followed by a Biomethanization Potential (PBM) test. Within the results of the evaluation of the AME, a methane production with greater stability is observed in the ratio 1:3 of the inoculum of cow: water. As for the PBM, it was found that the two pretreatments evaluated have the capacity to be used in the production of methane (CH4). However, under the operating conditions, the sample with the highest yields and process stability was pretreatment milling on blade and inoculum of cow manure with water addition, with total production of 0.006620 m3 CH4/gSV, and an average daily production of 0.000414 m3 CH4/gSV.MaestríaMagíster en Recursos EnergéticosIntroducción 21 Planteamiento del Problema y Justificación 24 Objetivos 27 Objetivo General 27 Objetivos Específicos 27 Estado del Arte y Antecedentes 28 Marco Referencial, Marco Teórico o Referentes Conceptuales 32 Biogás 33 Biomasa 33 Biomasa Lignocelulósica 34 Digestión Anaerobia 35 Etapas del Proceso de Digestión Anaerobia 35 Factores que Afectan la Digestión Anaerobia 37 Inóculo 40 Sustrato 40 Actividad Metanogénica Específica 44 Relación Inóculo Sustrato 45 Potencial de Biometanización 45 Pretratamiento 46 Pretratamiento de Biomasa Lignocelulósica Para la Producción de Biogás 46 Materiales y Métodos 51 Residuos Utilizados 51 Cáscara de Cacao 51 Inóculo a Utilizar 51 Caracterización Físico Químico 53 Humedad 53 Sólidos 54 DQO 56 pH 56 Diseño Experimental 56 Resultados y Discusión 59 Caracterización Físico-Química del Inóculo y Sustrato a Utilizar 59 Selección de Métodos de Pretratamiento de Biomasa Lignocelulósica 60 Pretratamiento Molienda en Cuchilla 64 Pretratamiento Molienda en Rodillo 64 Evaluación del Desempeño de los Pretratamientos Seleccionados 65 Desempeño de la Actividad Metanogénica del Estiércol de Vaca 65 Desempeño de la Actividad Metanogénica de Gallinaza 68 Desempeño del Potencial de Biometanización 70 Conclusión de la Evaluación del Desempeño 90 Conclusiones 93 Recomendaciones 94 Referencias Bibliográficas 95109 papplication/pdfUniversidad de SantanderT 93.23 C177pRepositorio Digital Universidad de Santanderhttps://repositorio.udes.edu.cohttps://repositorio.udes.edu.co/handle/001/8251spaUniversidad de SantanderBucaramangaFacultad de IngenieríaBucaramanga, ColombiaMaestría en Recursos EnergéticosAbraham, A., Mathew, A. K., Park, H., Choi, O., Sindhu, R., Parameswaran, B., Pandey, A., Park, J. H., & Sang, B.-I. (2020). Pretreatment strategies for enhanced biogas production from lignocellulosic biomass. Bioresource Technology, 301. Scopus. https://doi.org/10.1016/j.biortech.2019.122725Acevedo, P., Hernández, M., Cabeza, I., Vásquez, A., & Thomas, M. (2016). Anaerobic co-digestion of organic residues from different productive sectors in Colombia: Biomethanation potential assessment. Chemical Engineering Transactions, 49. https://doi.org/10.3303/CET1649065Achinas, S., & Euverink, G. J. W. (2019). Elevated biogas production from the anaerobic co-digestion of farmhouse waste: Insight into the process performance and kinetics. Waste Management & Research, 37(12), 1240-1249. https://doi.org/10.1177/0734242X19873383Acosta, N., De Vrieze, J., Sandoval, V., Sinche, D., Wierinck, I., & Rabaey, K. (2018). Cocoa residues as viable biomass for renewable energy production through anaerobic digestion. 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Al consultar y hacer uso de este recurso, está aceptando las condiciones de uso establecidas por los autores.https://repositorio.udes.edu.coRepositorio Universidad de 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