Estudio del efecto de la temperatura en la carbonización hidrotermal de la pulpa del café arábigo

La presente investigación se concentró en la evaluación del proceso de carbonización hidrotermal aplicado a la pulpa de café arábigo, esto con el propósito de analizar su viabilidad como combustible sólido sostenible. La metodología de desarrollo de esta investigación consistió en el planteamiento i...

Full description

Autores:
Camacho Rangel, Kevin Yovanni
Pinzón Avila, Marlon Kleyn
Tipo de recurso:
Trabajo de grado de pregrado
Fecha de publicación:
2025
Institución:
Universidad Distrital Francisco José de Caldas
Repositorio:
RIUD: repositorio U. Distrital
Idioma:
spa
OAI Identifier:
oai:repository.udistrital.edu.co:11349/93316
Acceso en línea:
http://hdl.handle.net/11349/93316
Palabra clave:
Carbonización hidrotermal
Biomasa
Residuos de café
Conversión termoquímica
Pulpa de café arábigo
Ingeniería Mecánica -- Tesis y Disertaciones Académicas
Ingeniería mecánica
Dinámica
Mecánica aplicada
Hydrothermal carbonization
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Rights
License
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description La presente investigación se concentró en la evaluación del proceso de carbonización hidrotermal aplicado a la pulpa de café arábigo, esto con el propósito de analizar su viabilidad como combustible sólido sostenible. La metodología de desarrollo de esta investigación consistió en el planteamiento inicial del diseño experimental, donde se varió como parámetro fundamental la temperatura, y se mantuvieron constantes variables como los tiempos de residencia y a una relación de agua biomasa determinada experimentalmente, con el fin de determinar la influencia de la temperatura durante el proceso y cómo se ve reflejado esto en las propiedades del hidrocarbón obtenido. Para este proceso, se prepararon muestras de la pulpa de café, las cuales se sometieron a un proceso de limpieza, estas muestras luego fueron procesadas en un reactor presurizado bajo condiciones controladas entre 180 °C a 260 °C a una presión autógena. El proceso metodológico se dividió fundamentalmente en tres tiempos o fases principales, la preparación de la materia prima, configuración y operación del reactor y la separación de los productos generados. Los análisis realizados posteriormente incluyeron la caracterización del hidrocarbón y la materia prima, mediante análisis próximo, y pruebas de densidad energética y poder calorífico superior (PCS). Dentro de los resultados obtenidos se puedo inferir que un aumento de la temperatura reduce el rendimiento másico del carbón, pero mejora el contenido de carbono fijo y eleva considerablemente el poder calorífico superior (PCS). A temperaturas mayores también se pudo observar un menor contenido de material volátil, lo cual favorece su uso en aplicaciones energéticas. La investigación concluye que la carbonización hidrotermal es una tecnología prometedora para poder asignar un valor a los residuos proveniente del café como la pulpa, enseñando un hidrocarbón con propiedades energéticas con aplicaciones potenciales para la remediación ambiental, haciendo de esta una energía sostenible.
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spelling Romero Ariza, Carlos AndrésCamacho Rangel, Kevin YovanniPinzón Avila, Marlon Kleyn2025-03-05T21:31:30Z2025-03-05T21:31:30Z2025-02-05http://hdl.handle.net/11349/93316La presente investigación se concentró en la evaluación del proceso de carbonización hidrotermal aplicado a la pulpa de café arábigo, esto con el propósito de analizar su viabilidad como combustible sólido sostenible. La metodología de desarrollo de esta investigación consistió en el planteamiento inicial del diseño experimental, donde se varió como parámetro fundamental la temperatura, y se mantuvieron constantes variables como los tiempos de residencia y a una relación de agua biomasa determinada experimentalmente, con el fin de determinar la influencia de la temperatura durante el proceso y cómo se ve reflejado esto en las propiedades del hidrocarbón obtenido. Para este proceso, se prepararon muestras de la pulpa de café, las cuales se sometieron a un proceso de limpieza, estas muestras luego fueron procesadas en un reactor presurizado bajo condiciones controladas entre 180 °C a 260 °C a una presión autógena. El proceso metodológico se dividió fundamentalmente en tres tiempos o fases principales, la preparación de la materia prima, configuración y operación del reactor y la separación de los productos generados. Los análisis realizados posteriormente incluyeron la caracterización del hidrocarbón y la materia prima, mediante análisis próximo, y pruebas de densidad energética y poder calorífico superior (PCS). Dentro de los resultados obtenidos se puedo inferir que un aumento de la temperatura reduce el rendimiento másico del carbón, pero mejora el contenido de carbono fijo y eleva considerablemente el poder calorífico superior (PCS). A temperaturas mayores también se pudo observar un menor contenido de material volátil, lo cual favorece su uso en aplicaciones energéticas. La investigación concluye que la carbonización hidrotermal es una tecnología prometedora para poder asignar un valor a los residuos proveniente del café como la pulpa, enseñando un hidrocarbón con propiedades energéticas con aplicaciones potenciales para la remediación ambiental, haciendo de esta una energía sostenible.This research focused on the evaluation of the hydrothermal carbonization process applied to Arabica coffee pulp, with the aim of analyzing its viability as a sustainable solid fuel. The development methodology of this research consisted of the initial formulation of the experimental design, where temperature was varied as a fundamental parameter, and variables such as residence times and a water-biomass ratio were kept constant, determined experimentally, in order to determine the influence of temperature during the process and how this is reflected in the properties of the obtained hydrochar. For this process, samples of coffee pulp were prepared and subjected to a cleaning process; these samples were then processed in a pressurized reactor under controlled conditions between 180 °C to 260 °C at autogenous pressure. The methodological process was fundamentally divided into three main phases: the preparation of the raw material, configuration and operation of the reactor, and the separation of the generated products. Subsequent analyses included the characterization of the hydrochar and the raw material through proximate analysis, and tests for energy density and higher heating value (HHV). From the obtained results, it can be inferred that an increase in temperature reduces the mass yield of the char but improves the fixed carbon content and significantly raises the higher heating value (HHV). At higher temperatures, a lower volatile material content was also observed, which favors its use in energy applications. The research concludes that hydrothermal carbonization is a promising technology for assigning value to coffee waste such as pulp, producing hydrochar with potential applications for environmental remediation, making it a sustainable energy source.pdfspaUniversidad Distrital Francisco José de CaldasCarbonización hidrotermalBiomasaResiduos de caféConversión termoquímicaPulpa de café arábigoIngeniería Mecánica -- Tesis y Disertaciones AcadémicasIngeniería mecánicaDinámicaMecánica aplicadaHydrothermal carbonizationArabica coffee pulpBiomassCoffee wasteThermochemical conversionEstudio del efecto de la temperatura en la carbonización hidrotermal de la pulpa del café arábigoStudy of the effect of temperature on the hydrothermal carbonization of arabica coffee pulpbachelorThesisMonografíainfo:eu-repo/semantics/bachelorThesishttp://purl.org/coar/resource_type/c_7a1fAbierto (Texto Completo)http://purl.org/coar/access_right/c_abf2Alberto Lázaro Legarre Directores, D. J., Dña Isabel Suelves Laiglesia Daniel Torres Gamarra D Saúl de Llobet Cucalón Ponente, D. D., & Ma Isabel Ángeles Teruel Maicas, D. (2010). CATALIZADORES BASADOS EN HIERRO.Alvarez-Murillo, A., Libra, J. A., & Ro, K. S. (2022). Theoretical framework for estimating design reactor pressure for water-based hydrothermal carbonization (HTC) systems. Thermal Science and Engineering Progress, 30. https://doi.org/10.1016/j.tsep.2022.101241Antero, R. V. P., Alves, A. C. F., de Oliveira, S. B., Ojala, S. A., & Brum, S. S. (2020). Challenges and alternatives for the adequacy of hydrothermal carbonization of lignocellulosic biomass in cleaner production systems: A review. En Journal of Cleaner Production (Vol. 252). Elsevier Ltd. https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2019.119899Barbosa-Cánovas, G. V, Hartel, R. W., Peleg, M., & Rahman, S. (s. f.). Food Engineering Series Series Editors Advisory Board. http://www.springer.com/series/5996Buencafé, C., & Almacafé, P. (s. f.). 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