Comparación proximal de dos biocarbones obtenidos de cáscara de cacao y estiércol bovino en diferentes condiciones de pirolisis

Gaona Chanalata, Jose Roberto

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Comparación proximal de dos biocarbones obtenidos de cáscara de cacao y estiércol bovino en diferentes condiciones de pirolisis

Gaona Chanalata, Jose Roberto

URI: http://repositorio.utmachala.edu.ec/handle/48000/19714

Fecha: 2022

Resumen:

Charcoal or biochar is obtained from vegetable or animal waste material. This research focuses on obtaining two biochars from cocoa husks and bovine manure to give a positive environmental effect to sustainable agriculture, converting the residual material into biochar through the pyrolysis process, whose purpose is to implement it as an organic amendment to improve soils and increase productivity and carbon sequestration. The objective of this research work is to analyze the physical and chemical properties of two biochar obtained in an artisanal pyrolytic reactor from cocoa and bovine manure at different temperatures and incineration time. The amount of biochar, biochar yield, pH, Alpha pH, electrical conductivity (EC), hydrophobicity, percentage of moisture, ash, fixed carbon (FC) were determined, functional groups by infrared spectroscopy (IR) by Furier transforms (FTIR) and the determination of nitrogen for the biochar of cocoa husk and bovine manure, which were measured five times in the laboratory of the Utmach, the tests carried out to obtain biochar were in the city of Santa Rosa, province of El Oro. With the help of a pyrolysis reactor previously built by hand, for the conformation of the tests we worked with two different independent variables which were: the range of temperature and incineration time, which consisted of three tests for each biomass. Once the results were obtained, they were entered in an Excel sheet to be tabulated and entered in the SPSS version 22 statistical software for the respective statistical analysis. The results reflected in this research in the yield and total biochar the highest averages of cocoa biochar were obtained in ECC3, with a yield of 35.56%, and total weight of 1.07 kg, for cattle manure biochar the highest value of yield and total biochar corresponded to the EEB2 trial with 71.11% and 2.13 kg; The pH values of all the tests carried out were highly alkaline with ranges of 8.23 - 10.04 and low EC with ranges of 0.57 - 1.27 dS/cm. The hydrophobicity test on cocoa husk at 300 ºC is favorable in its permeability of the biochar and on bovine manure obtained at a temperature of 200 ºC showed that water does not easily penetrate the surface layer formed on the biochar. The highest percentage of moisture content was obtained in cocoa husk at 300 ºC with an average value of 10.28, being thus inversely proportional to the bovine manure with an average value of 4.68. The highest percentage of ash was obtained in bovine manure at a temperature of 300 ºC. While the fixed carbon obtained in cocoa husk had the highest value at a temperature of 200 ºC, a result that was corroborated by infrared analysis where the cocoa samples showed carboxylic functional groups. The levels with the highest nitrogen content was that of bovine manure with a value of 4.38% at a temperature of 300 ºC.

Descripción:

El carbón vegetal o biocarbon se lo obtiene a partir del material residual de vegetales o animales. Esta investigación se centra en la obtención de dos biocarbones a partir de la cascara de cacao y estiércol bovino para darle un efecto ambiental positivo a la agricultura sustentable, convirtiendo la materia residual en biocarbon mediante el proceso de pirolisis, cuya finalidad es implementarla como una enmienda orgánica para mejorar los suelos e incrementar la productividad y el secuestro del carbono. Este trabajo de investigación tiene como objetivo analizar las propiedades físicas y químicas de dos biocarbones obtenidos en un reactor pirolítico artesanal a partir de cacao y estiércol de bovino a diferentes temperaturas y tiempo de incineración. Se determinó la cantidad de biocarbon, rendimiento de biocarbon, el pH, Alpha pH, conductividad eléctrica (CE), hidrofobicidad, el porcentaje de humedad, ceniza, carbono fijo (CF), grupos funcionales por espectroscopia de infrarrojo (IR) por transformadas de Furier (FTIR) y la determinación de nitrógeno para los biocarbon de cascara de cacao y estiércol bovino, las cuales fueron medidos cinco veces en el laboratorio de la Utmach, los ensayos realizados para la obtención de biocarbon fueron en la ciudad de Santa Rosa, provincia de El Oro. Con la ayuda de un reactor de pirolisis previamente construido artesanalmente, para la conformación de los ensayos se trabajó con dos distintas variables independientes las cuales fueron: el rango de temperatura y tiempo de incineración que se conformó de tres ensayos para cada biomasa. Una vez obtenidos los resultados fueron ingresados en una hoja de Excel para ser tabulados e ingresados en el Software estadístico SPSS versión 22 para los respectivos análisis estadísticos. Los resultados reflejados en esta investigación en el rendimiento y el total de biocarbon los promedios más altos del biocarbón de cacao se obtuvieron en ECC3, con un rendimiento de 35,56%, y el peso total de 1,07 kg, para el biocarbón de estiércol bovino el valor más alto de rendimiento y el total de biocarbon corresponden al ensayo EEB2 con 71,11% y 2,13 kg; los valores de pH de todos los ensayos realizados fueron altamente alcalinos con rangos de 8,23 – 10,04 y CE bajas con rangos de 0,57 – 1,27 dS/cm. La prueba de hidrofobicidad en cascara de cacao en 300 ºC es favorable en su permeabilidad del biocarbon y en estiércol bovino obtenido a temperatura de 200 ºC demostró que el agua no penetra con facilidad en la capa superficial que se forma en el biocarbon. El mayor contenido de porcentaje de humedad se obtuvo en cáscara de cacao a 300 ºC con un valor promedio de 10,28, siendo así inversamente proporcional al estiércol bovino con un valor promedio de 4,68. Se obtuvo el mayor porcentaje de ceniza en el estiércol bovino a una temperatura de 300 ºC. Mientras que el carbono fijo obtuvo en cáscara de cacao el mayor valor a temperatura de 200 ºC, resultado que se corroboró con el análisis de Infrarrojo donde las muestras de cacao mostraron grupos funcionales carboxílicos. Los niveles con mayor contenido de nitrógeno fue el de estiércol bovino con un valor de 4,38% a temperatura de 300 ºC.

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