Use of Kikuyo (Pennisetum Clandestinum L), residue
from the pruning of green areas for obtaining pyroligneous acid for
agricultural purposes
Abstract DOI: https://doi.org/10.33262/cienciadigital.v=
3i3.4..884
The large volumes of biomass generated in the
maintenance of green areas are considered a focal point for the production =
of
organic waste. In the present work, it is proposed to obtain piroleńoso acid
from the precursor Pennisetum Clandestinum L (kikuyo), a very common waste
product of pruning and gardening; Describes the thermochemical process for =
the
validation of the technology for the production of the product and utilizab=
le
by-products (coal and tar) and the evaluation of the macro elements and the
structural components of the substance by means of the Fourier Transform
Infrared Spectrometry (FTIR) method. (Fourier transform infrared spectrosco=
py),
by a direct comparison, it is shown that its properties are similar to the
product from Bamboo (Phyllostachys pubescense f) which has characteristics =
that
can increase root growth in vegetables, in farm animals improves the
digestibility of Nutrients and reduces harmful intestinal coliforms. The
results obtained describe a yield of between 20 and 30% for the gases with a
maximum delivered energy that oscillates between 150 and 1000 kcal.<=
span
lang=3DEN-US style=3D'font-size:12.0pt;line-height:115%;font-family:"Times =
New Roman",serif;
mso-ansi-language:EN-US'>
Keywords: Pyroligneous acid, biocarbon, pyrolysis, organic
waste.
=
Resumen
Los grandes
volúmenes de biomasa generados en el mantenimiento de áreas verdes se los
considera un punto focal de producción de desechos orgánicos. En el presente
trabajo, se propone la obtención del ácido piroleńoso a partir del precurso=
r Pennisetum Clandestinum L (kikuyo),
residuo muy común producto de las podas y de adecentamiento de jardines; se
describe todo el proceso termoquímico de validación de la tecnología para o=
btención
del producto y subproductos aprovechables (carbón, alquitrán) y la evaluación de los macro elementos y=
los
componentes estructurales de la sustancia mediante el método de Espectrometría Infrarroja
con Transformada de Fourier (FTIR del in=
glés
Fourier transform infrared spectroscopy<=
span
lang=3DES-EC style=3D'font-size:12.0pt;line-height:115%;font-family:"Times =
New Roman",serif;
color:black;mso-ansi-language:ES-EC;mso-bidi-font-weight:bold'>), por una
comparativa directa, se demuestra que sus propiedades son similares al prod=
ucto
proveniente del Bambú (Phyllostachys
pubescens f) el cual posee características que pueden incrementar el
crecimiento radicular en vegetales, en animales de granja mejora la
digestibilidad de los nutrientes y reduce los coliformes intestinales
perjudiciales. Los resultados obtenidos describen un rendimiento de entre 2=
0 y
30 % para los gases con una energía máxima entregada que oscila entre 150 y
1000 kcal.
Palabras clave: Ácido
piroleńoso, biocarbón, pirolisis, Residuos orgánicos.
Introducción
La
crisis mundial con respecto a la contaminación y a la degradación del suelo
crece a tasas alarmantes, sobre todo porque las soluciones a estos problemas
tienen que ver con actividades antropogénicas que utilizan indiscriminadame=
nte
los recursos y generan una cantidad de residuos de todo tipo. Los procesos
térmicos a partir de la biomasa son motivo de investigación e implementació=
n de
sistemas en varios lugares del mundo científico, pero sobre todo es una
necesidad del creciente desarrollo.
La composición y rendimiento de vinagre de madera
dependen de las condiciones del proceso y de las composiciones de la biomasa
usada. Se han realizado extensos estudios sobre las composiciones químicas y
las aplicaciones basadas en materiales de partida con roble, sakura, té ver=
de,
bambú, eucalipto, planta de manglar y residuos de agricultura.
Materiales y Métod=
os
El área seleccionada para la obtención de residuos de kikuyo fue la Escuela Su= perior Politecnica de Chimborazo (ESPOCH), en la parte externa de la institución s= e ha adecuado un lugar como botadero de material vegetativo producto de la poda y mantenimiento de las áreas verdes.
Recolección de la =
materia
prima
El proceso de recolección y separación de agentes inorgánicos como fundas y envolturas no reviste mayor dificultad y estos residuos se depositaron en la basura inorgánica común. El área de descarga a cielo abierto mencionada se encuentra aledańa al almacenamiento de agua potable que abastece al sector = y a la institución, detectándose procesos de descomposición, presencia de vecto= res y contaminación visual.
Se
tomó una muestra de 42 kg de P.
clandestinum L, del lugar seleccionado el cual se sometió al proceso de=
pirólisis
a una temperatura entre los 200°C 800°C.
Tabla 1:Fracciones de la proteína =
cruda de
muestras de Pennisetum Clandestinum=
L
|
Fracciones de la PC |
|||
|
|
a |
b |
|
|
Promedio |
31.2 |
62.5 |
12.7 |
|
Máximo |
42.9 |
72.2 |
19.5 |
|
Mínimo |
18.9 |
44.9 |
7.07 |
|
D. E. |
5.21 |
8.50 |
4.66 |
|
C. V., % |
16.7 |
13.6 |
36.7 |
En el método in situ, la fracción&nb=
sp;a corresponde
a la fracción proteica que rápidamente desaparece (NRC 2001). En promedio, =
el
31.2% de la PC del pasto kikuyo está representado por la fracción a=
con
una variación que oscila entre el 18.9 y el 42.9 %
De la revisión bibliográfica=
se
presume que dentro del ácido existen más de 200 tipos de componentes químic=
os
involucrados y estos incluyen principalmente ácidos orgánicos, fenólicos,
alcanos, compuestos de alcohol y éster.
Resultados y Discusión
Proceso de obtención propuesto<=
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Figura 1:
Diagrama de proceso de obtención de ácido piroleńoso.
Figura 2.<=
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style=3D'font-size:12.0pt;line-height:115%;font-family:"Times New Roman",se=
rif'>
Balance de materia de residuos procesados para la obtención de ácido
piroleńoso.
Figura
3. Sistema de destilación de humos producto de la
pirólisis.
=
=
Fuente:
(Laboratorio de Química Analítica, ESPOCH et al., 2017)
Figura
4.
Análisis en el Espectro IR del condensado de kikuyo con longitud de onda.=
Tabla
2Composición química e interpretación de resultad=
os
del condensado. Análisis en el Espectro IR (Laboratorio
de Química Analítica, ESPOCH, 2017).
|
Longitud de onda. cm-1=
|
Rango de longitud de onda. =
cm-1 |
Grupo y clase |
Compuestos presentes |
|
3304.43 |
3400-3300 |
-OO-H En
hidroperóxidos |
Alcohol |
|
2919.9 |
2990-2850 |
CH3 y CH2 en compuestos alifáticos |
Grupos alifáticos |
|
2361.41 |
2410-2280 |
-PH en fosfinas |
Nitrilo |
|
1637.27 |
1640-1580 |
NH3+ en aminoácidos |
Aminoácidos |
|
1236.15 |
1240-1070 |
C-O-C en éter |
Éter |
|
1090.55 |
1100-1000 |
Si-O-Si en siloxanos |
Compuestos de organosilicio y fósforo |
|
616.45 |
645-615 |
Naftaleno |
Compuestos halogenados |
Fuente: SpectraStructure Correl=
ations
in the Mid- and Far-infrared. H.F. Shurvell. Queens University, Kingston, Ontario, Canada.
Discusión
Conclusiones
ˇ =
Como subproducto de la pirolisis de la
materia orgánica se obtiene el biocarbón, en una cantidad de 17 kg de una
biomasa inicial de 42 kg, es decir, con 40 % de rendimiento, el cual debido=
a
sus características físicas es propicio para sistemas de secuestro de CO
ˇ =
El análisis
FTIR del destilado obtenido del proceso realizado evidencia la presencia de
compuestos orgánicos como: ácidos carboxílicos, fenoles, cetonas y aldehídos
con lo que se confirma la similitud con los productos obtenidos de procesos
realizados para el bambú.
ˇ =
El proceso de destilación no operó al =
100
% de su capacidad debido a errores sistemáticos y aleatorios por lo que se
obtuvo 500 ml de ácido piroleńoso, la optimización de sistema aumenta la
posibilidad de obtener mayores volúmenes de ácido piroleńoso.
ˇ =
La eficiencia del proceso =
depende
especialmente de la cantidad de ácido acético obtenido, pues es el principio
activo más utilizado, se determina que el rendimiento varía mucho con la cl=
ase
y mezcla de residuos utilizados en el proceso, a más de la eficiencia de
condensación.
ˇ =
Si el kikuyo cuenta con un
elevado promedio de fracción soluble de proteína cruda (Tabla 1), no es pos=
ible
que exista cantidades de proteína en el condensado obtenido, sin embargo, al
existir concentraciones de fracciones no degradables permite suponer que ex=
ista
también en el proceso de destilado, se considera también la composición ini=
cial
en base seca para determinar la eficiencia del producto aplicado en el suel=
o.
Agradecimientos
A los seńores estudia=
ntes
Alex Escobar, Byron Cajamarca, Félix Vaca y Diego Carrillo de la carrera de
Ingeniería en Biotecnología Ambiental de la Escuela Superior Politécnica de=
Chimborazo,
que fueron parte fundamental de la presente investigación.
Referencias Bi=
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PARA
CITAR EL ARTÍCULO INDEXADO.
Burbano Salas, D. (201= 9). Uso del Kikuyo (Pennisetum Clandestinum L), residuo de la poda de áreas ver= des para la obtención de ácido piroleńoso con fines agropecuarios. Ciencia Digital, 3(3.4.), 354-364. https://doi.org= /10.33262/cienciadigital.v3i3.4.884
El artículo que se publica es de
exclusiva responsabilidad de los autores y no necesariamente reflejan el
pensamiento de la Revista Ciencia
Digital.
El artículo qu=
eda
en propiedad de la revista y, por tanto, su publicación parcial y/o total en
otro medio tiene que ser autorizado por el director de la Revista Ciencia Digital.
[1] Facultad de Ciencias, Escuela de Ciencias Químicas, Escuela Superior
politécnica de Chimborazo, Riobamba, Ecuador. E-mail: dburbano@es=
poch.edu.ec
www.cienciadigital.org
=
=