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UNIVERSIDAD AGRARIA DEL ECUADOR FACULTAD DE CIENCIAS AGRARIAS INGENIERÍA AMBIENTAL
PORTADA
DISEÑO DE UN SISTEMA PARA LA PRODUCCIÓN DE BIOCHAR A PARTIR DE LOS RESIDUOS
ORGÁNICOS DOMÉSTICOS EN LA PARROQUIA PASCUALES, GUAYAQUIL
PROYECTO DE INVESTIGACIÓN Y DESARROLLO
Trabajo de titulación presentado como requisito para la
obtención del título de
INGENIERA AMBIENTAL
AUTORES
MELGAR ARREAGA LISSETH YOMAIRA VALLEJO OLIVO MARÍA BELÉN
TUTOR ING. MOROCHO ROSERO LUIS ANTONIO
GUAYAQUIL – ECUADOR
AÑO 2021
2
UNIVERSIDAD AGRARIA DEL ECUADOR
FACULTAD DE CIENCIAS AGRARIAS CARRERA DE INGENIERÍA AMBIENTAL
APROBACIÓN DEL TUTOR
Yo, MOROCHO ROSERO LUIS ANTONIO, docente de la Universidad Agraria del
Ecuador, en mi calidad de Tutor, certifico que el presente trabajo de titulación:
“DISEÑO DE UN SISTEMA PARA LA PRODUCCIÓN DE BIOCHAR A PARTIR DE
LOS RESIDUOS ORGÁNICOS DOMÉSTICOS EN LA PARROQUIA PASCUALES,
GUAYAQUIL”, realizado por las estudiantes MELGAR ARREAGA LISSETH
YOMAIRA; con cédula de identidad N° 0952987881 y VALLEJO OLIVO MARÍA
BELÉN; con cédula de identidad N° 0940781842 de la carrera INGENIERÍA
AMBIENTAL, Unidad Académica Guayaquil, ha sido orientado y revisado durante su
ejecución; y cumple con los requisitos técnicos exigidos por la Universidad Agraria del
Ecuador; por lo tanto se aprueba la presentación del mismo.
Atentamente, Ing. Morocho Rosero Luis Antonio Tutor Guayaquil, 11 de junio del 2021
3
UNIVERSIDAD AGRARIA DEL ECUADOR
FACULTAD DE CIENCIAS AGRARIAS CARRERA DE INGENIERÍA AMBIENTAL
APROBACIÓN DEL TRIBUNAL DE SUSTENTACIÓN
Los abajo firmantes, docentes designados por el H. Consejo Directivo como miembros
del Tribunal de Sustentación, aprobamos la defensa del trabajo de titulación: “DISEÑO
DE UN SISTEMA PARA LA PRODUCCIÓN DE BIOCHAR A PARTIR DE LOS
RESIDUOS ORGÁNICOS DOMÉSTICOS EN LA PARROQUIA PASCUALES,
GUAYAQUIL”, realizado por las estudiantes MELGAR ARREAGA LISSETH
YOMAIRA y VALLEJO OLIVO MARÍA BELÉN, el mismo que cumple con los requisitos
exigidos por la Universidad Agraria del Ecuador.
Atentamente,
Ing. Diego Muñoz Naranjo PRESIDENTE
Blg. Raúl Arizaga Gamboa Ing. Cristian Lara Basantes EXAMINADOR PRINCIPAL EXAMINADOR PRINCIPAL
Ing. Luis Morocho Rosero EXAMINADOR SUPLENTE
Guayaquil, 11 de junio del 2021
4
Dedicatoria
Dedicamos el desarrollo de este trabajo en primer
lugar a Dios por habernos dado la oportunidad de
culminar este proyecto con éxito, a nuestros padres
por haber estado presente en todo momento, por
todos sus esfuerzos y guía ante las dificultades que
se presentaron y a todos nuestros hermanos por
haber estado presente en todo este largo camino de
vida universitaria.
5
Agradecimiento
En primer lugar, agradecemos a Dios por guiarnos
en el camino y por permitirnos concluir un objetivo
más de tantos que tenemos planeado en nuestra
vida.
Nuestro agradecimiento infinito a nuestros padres
por ser pilar fundamental y habernos apoyado
incondicionalmente a lo largo de todos estos años,
ellos son nuestros motores y mayor inspiración, ya
que, a través de su amor, paciencia y buenos
valores, ayudan a trazar mi camino en cada
momento de mi vida.
Queremos agradecer de manera especial, a nuestro
tutor de tesis, el Ing. Luis Morocho Rosero, quien es
un ejemplo de una combinación de saberes y
disposiciones, gracias a su acertada dirección y
momentos dedicados para aclarar cualquier tipo de
duda que nos surgiera, logrando desarrollar y
culminar una etapa más de nuestra vida.
Al personal académico de la Universidad Agraria del
Ecuador, quienes supieron impartir sus
conocimientos con mucho esfuerzo, para hacer
posible nuestra preparación profesional.
6
Autorización de Autoría Intelectual
Yo MELGAR ARREAGA LISSETH YOMAIRA y VALLEJO OLIVO MARÍA BELÉN, en
calidad de autoras del proyecto realizado, sobre “DISEÑO DE UN SISTEMA PARA
LA PRODUCCIÓN DE BIOCHAR A PARTIR DE LOS RESIDUOS ORGÁNICOS
DOMÉSTICOS EN LA PARROQUIA PASCUALES, GUAYAQUIL” para optar el
título de Ingeniería Ambiental, por la presente autorizamos a la UNIVERSIDAD
AGRARIA DEL ECUADOR, hacer uso de todos los contenidos que me pertenecen
o parte de los que contienen esta obra, con fines estrictamente académicos o de
investigación.
Los derechos que como autoras nos correspondan, con excepción de la presente
autorización, seguirán vigentes a nuestro favor, de conformidad con lo establecido
en los artículos 5, 6, 8; 19 y demás pertinentes de la Ley de Propiedad Intelectual
y su Reglamento.
Guayaquil, junio 18 del 2021
MELGAR ARREAGA LISSETH YOMAIRA VALLEJO OLIVO MARÍA BELÉN
C.I. 0952987881 C.I. 0940781842
7
Índice general
PORTADA ....................................................................................................... 1
APROBACIÓN DEL TUTOR ........................................................................... 2
APROBACIÓN DEL TRIBUNAL DE SUSTENTACIÓN .................................. 3
Dedicatoria ..................................................................................................... 4
Agradecimiento .............................................................................................. 5
Autorización de Autoría Intelectual .............................................................. 6
Índice general ................................................................................................. 7
Índices de tablas .......................................................................................... 11
Índices de figuras ........................................................................................ 13
Resumen ...................................................................................................... 15
Abstract ........................................................................................................ 16
1. Introducción ............................................................................................. 17
1.1 Antecedentes del problema ................................................................ 17
1.2 Planteamiento y formulación del problema ....................................... 18
1.2.1 Planteamiento del problema ......................................................... 18
1.2.2 Formulación del problema ............................................................ 19
1.3 Justificación de la investigación ........................................................ 19
1.4 Delimitación de la investigación ........................................................ 20
1.5 Objetivo general .................................................................................. 20
1.6 Objetivos especifico ............................................................................ 21
1.7 Hipótesis .............................................................................................. 21
2. Marco teórico .......................................................................................... 22
2.1 Estado de Arte ..................................................................................... 22
2.2 Bases teóricas ..................................................................................... 24
8
2.2.1 Pirólisis .......................................................................................... 24
2.2.1.1 Pirólisis convencional .............................................................. 25
2.2.1.2 Pirólisis rápida .......................................................................... 25
2.2.1.3 Flash pirólisis o pirólisis ultrarrápida ...................................... 25
2.2.2 Biochar ........................................................................................... 26
2.2.2.1 Características del biochar ...................................................... 26
2.2.2.2 Biochar como sumidero de carbono ....................................... 27
2.2.2.3 Biochar como enmienda de suelos agrícolas ......................... 28
2.2.3 Huertos domésticos ...................................................................... 28
2.2.4 Residuos orgánicos ...................................................................... 29
2.2.5 Clasificación de los residuos orgánicos ..................................... 29
2.2.5.1 Según su fuente de generación: .............................................. 29
2.2.5.2 Según su naturaleza y/o característica física ......................... 30
2.3 Marco legal ........................................................................................... 31
2.3.1 Constitución de la república Del Ecuador. R.O. nº 449 –
octubre 20, 2008....................................................................................... 31
2.3.2 Norma de Calidad Ambiental para el manejo y disposición final
de desechos sólidos no peligrosos Libro VI anexo 6 ........................... 31
2.3.3 Libro VI del Texto Unificado de Legislación Secundaria del
Ministerio del Ambiente. Acuerdo Ministerial 061 Registro Oficial N°
316 del 4 de mayo del 2015. .................................................................... 32
2.3.4 Ley orgánica de salud. R.O. 423 - 22 diciembre, 2006 Capitulo
III Calidad del aire y de la contaminación acústica ............................... 34
2.3.5 Código Orgánico Ambiental (COA) .............................................. 34
9
2.3.6 Reglamento (Ue) 2019/1009 Del Parlamento Europeo y Del
Consejo de 5 de junio de 2019 ................................................................ 35
3. Materiales y métodos............................................................................... 37
3.1 Enfoque de la investigación .................................................................. 37
3.1.1 Tipo de investigación ..................................................................... 37
3.1.1.1 Investigación documental ........................................................... 37
3.1.2 Diseño de investigación ................................................................. 37
3.2 Metodología ............................................................................................ 37
3.2.1 Variables .......................................................................................... 37
3.2.1.1 Variable independiente ................................................................ 37
3.2.1.2 Variable dependiente ................................................................... 38
3.2.2 Tratamientos ................................................................................... 38
3.2.3 Recolección de datos ..................................................................... 39
3.2.3.1 Recursos ...................................................................................... 39
3.2.3.2 Métodos y técnicas ...................................................................... 40
3.2.4 Análisis estadístico ........................................................................ 42
4. Resultados .............................................................................................. 45
4.1 Selección sobre el tipo de residuo orgánico para la obtención de
Biochar ......................................................................................................... 45
4.2 Análisis del uso del Biochar en los respectivos huertos
domésticos de la parroquia Pascuales ...................................................... 53
4.3 Estimación de la reducción de emisiones de CH4 y N2O en el uso
de Biochar contra la lucha de la contaminación global ............................ 56
4.4 Realización de una prueba piloto de pirólisis a pequeña escala
para la evaluación de las características del Biochar producido ............. 58
10
4.4.1 Estudio de generación per cápita de residuos sólidos
orgánicos por habitantes ........................................................................ 58
4.4.2 Parámetros del Biochar mediante los residuos orgánicos
domésticos ............................................................................................... 60
4.5 Proponer un diseño para la producción de Biochar a partir de
residuos orgánicos domésticos ................................................................. 61
5. Discusión ................................................................................................ 62
6. Conclusión .............................................................................................. 66
7. Recomendación ...................................................................................... 68
8. Bibliografía ............................................................................................. 69
9. Anexo ...................................................................................................... 81
9.1 Sistema de tratamiento de pirólisis.................................................... 81
9.2 Proceso de Biochar ............................................................................. 83
9.3 Limitación del estudio ......................................................................... 84
9.4 Anexo de recursos del estudio ........................................................... 85
9.5 Anexo de los parámetros del biochar ................................................ 86
9.6 Anexos del desarrollo de la planta con el producto biochar ............ 87
9.7 Anexos del diseño para la producción de biochar ........................... 88
9.8 Anexos de la recolección y peso de los residuos por medio de los
beneficiarios ................................................................................................. 89
9.9 Anexo de la elaboración de biochar a pequeña escala .................... 90
9.10 Anexos de la selección del tipo de residuo orgánico para la
obtención de Biochar .................................................................................. 92
11
Índices de tablas
Tabla 1. Tipos de pirólisis y rendimientos típicos de productos ........................ 38
Tabla 2. Composición de las zanahorias (100 g de porción comestible) .......... 45
Tabla 3. Composición de la cebolla colorada (100g porción comestible) ......... 46
Tabla 4. Composición del pimiento (100 g de porción comestible) ................... 47
Tabla 5. Composición de la lechuga (100 g de porción comestible) ................. 48
Tabla 6. Composición de la papa (100 g de porción comestible) ..................... 49
Tabla 7. Composición del plátano macho (100 g de porción comestible) ......... 50
Tabla 8. Composición de la yuca (100 g de porción comestible) ...................... 51
Tabla 9. Composición del huevo (100 g de porción comestible) ...................... 52
Tabla 10. Composición del tomate de árbol ..................................................... 53
Tabla 11. Beneficios del biochar ...................................................................... 54
Tabla 12. Dosificación de fertilizante y biochar ................................................ 55
Tabla 13. Concentraciones anteriores y actuales de los principales gases de
efecto invernadero ........................................................................................... 57
Tabla 14. Estimación de cantidades de los residuos orgánicos generados a
nivel nacional y población asignada (Pascuales) ............................................. 57
Tabla 15. Recolección de residuos orgánicos a los beneficiarios ..................... 59
Tabla 16. Cálculos estadísticos........................................................................ 60
Tabla 17. Resultados de los muestreos del biochar en el laboratorio ............... 60
Tabla 18. Tipos de Pirólisis en función del tiempo de residencia, la velocidad
de calentamiento y temperatura y los productos obtenidos de interés en
cada una de ellos. ............................................................................................ 81
12
Tabla 19. Comparación de rendimientos (expresados en % peso/peso) de
las fracciones obtenidas (líquidos, char y gas) en función del tipo de proceso
termoquímico ................................................................................................... 82
Tabla 20. Tipos de pirólisis y rendimientos típicos de productos ...................... 82
Tabla 21. Comparación de rendimientos (expresados en % peso/peso) de
las fracciones obtenidas (líquidos, biochar y gas) en función del tipo de
proceso termoquímico ..................................................................................... 83
Tabla 22. Coordenadas de la parroquia Pascuales .......................................... 85
Tabla 23. Recursos de materiales e insumos y económicos ............................ 85
Tabla 24.Taxonomía de la zanahoria ............................................................... 92
Tabla 25.Taxonomía de la cebolla colorada ..................................................... 93
Tabla 26.Taxonomía del pimiento .................................................................... 93
Tabla 27. Taxonomía de la lechuga ................................................................. 94
Tabla 28.Taxonomía de la papa....................................................................... 94
Tabla 29.Taxonomía del plátano macho .......................................................... 95
Tabla 30.Taxonomía de la yuca ....................................................................... 95
Tabla 31. Taxonomía del tomate de árbol ........................................................ 96
13
Índices de figuras
Figura 1. Etapas del desarrollo de la planta de fréjol con biochar .................. 55
Figura 2. Etapa del desarrollo de la planta de fréjol sin biochar ..................... 56
Figura 3. Proceso de pirólisis (Urien, 2013) ................................................... 81
Figura 4. Proceso de biochar ........................................................................ 83
Figura 5. Resumen de los principales efectos del biochar sobre las
características del suelo .................................................................................... 84
Figura 6. Mapa de la Parroquia Pascuales, Guayaquil. ................................. 84
Figura 7. Análisis para el cálculo de retención de agua y humedad .............. 86
Figura 8. Procedimiento para conocer el pH ................................................. 86
Figura 9. Siembra del fréjol ........................................................................... 87
Figura 10. Aparición de las primeras hojas de la planta ................................ 87
Figura 11. Crecimiento de la planta ............................................................... 87
Figura 12. Aparición de las hojas primarias secundarias y terciarias de la
planta ................................................................................................................ 88
Figura 13. Diseño para la producción de biochar a partir de residuos
orgánicos ........................................................................................................... 88
Figura 14. Recolección de residuos .............................................................. 89
Figura 15. Entrega de bolsas de colores para la recolección de los
residuos............................................................................................................. 89
Figura 16. Pesado de los residuos domiciliarios ............................................ 90
Figura 17. Proceso de pirólisis ...................................................................... 90
Figura 18. Obtención del biochar .................................................................. 90
Figura 19. Biochar sólido en partículas grandes ............................................ 91
Figura 20. Biochar sólido en partículas finas ................................................. 91
14
Figura 21. Residuos secos ............................................................................ 91
Figura 22. Aplicación del biochar en las plantas ............................................ 92
15
Resumen
El biochar es un carbón vegetal que tiene características y propiedades que
favorecen al suelo y que se realiza por medio de biomasa, sin embargo, la
elaboración de biochar a través del aprovechamiento de los residuos orgánicos
(cáscaras de frutas y verduras) generan beneficios para el suelo y el desarrollo de
las plantas, evitando así malos olores, enfermedades y contaminación del medio
ambiente (gases que se desarrollan en rellenos sanitarios y el uso de fertilizantes).
El presente estudio tiene como objetivo diseñar un sistema para la producción de
biochar a partir de residuos orgánicos para una agricultura sostenible mediante el
tratamiento de pirólisis en la parroquia Pascuales, Guayaquil. Para la producción
de biochar de manera experimental se realizó una prueba piloto a pequeña escala
mediante el proceso de pirólisis lenta con 30 minutos a 200°C, para posteriormente
determinar los parámetros y análisis en pequeños huertos domésticos donde se
desarrolló un diseño para la producción de biochar por medio de pirólisis. Como
resultado, para determinar la calidad de biochar se procedió a evaluar las
características de este biochar, parámetros como: pH de 12 siendo, fuertemente
alcalino; densidad 0,445 g/cm3, humedad 53,88% y la capacidad de retención 6 ml
de agua retenida, mientras que en el análisis del desarrollo de la planta de fréjol
tuvo buen beneficio y crecimiento, la producción del biochar es en gran cantidad,
gracias a los residuos orgánicos siendo reemplazantes de los fertilizantes.
Palabras claves: Biochar, doméstico, pirólisis, residuos, orgánicos.
16
Abstract
Biochar is a charcoal that has characteristics and properties that favors the soil out
carried out by biomass, however, the elaboration of biochar through the use of
organic waste (fruit and vegetable peels) generates good benefits for the soil and
plant development, avoiding bad smells, diseases and environmental pollution
(gases that develop in sanitary landfills and the use of fertilizers).This present study
has us objective to design a system for the production of biochar from organic waste
for sustainable agriculture through pyrolysis treatment in the Pascuales parish,
Guayaquil. For the production of biochar in an experimental way, a small-scale pilot
test was carried out through the slow pyrolysis process 30 minutes at 200 ° C, to
later determine the parameters and analysis in small home gardens where a design
was developed for the production of biochar through pyrolysis. As a result, to
determine the quality of biochar, the characteristics of this biochar were evaluated,
parameters such as: pH of 12 being, strongly alkaline, density 0.445 g/cm3, humidity
53.88% and the retention capacity 6 ml of water, while in the analysis of the
development of the bean plant it had benefits and growth, the production of biochar
was in great quantity, thanks to organic waste being substitutes for fertilizers.
Keywords: Biochar, household, pyrolysis, waste, organic.
17
1. Introducción
1.1. Antecedentes del problema
En la mayoría de los países, los residuos orgánicos siguen siendo un problema
para las ciudades por la tasa de crecimiento que surge a pasar los años. Los
residuos orgánicos son un conjunto de desechos que se biodegradan fácilmente.
Son procesos naturales que se componen de restos de comida y restos vegetales
de origen domiciliario. La materia orgánica que está compuesta por estos residuos
orgánicos tiene una utilidad para diversos funcionamientos, uno de estos es la
obtención de fertilizantes derivado del Biochar.
La gestión de los desechos sólidos es un problema universal que atañe a todo
habitante del planeta y con más del 90 % de los desechos que se vierten o queman
a cielo abierto en los países de ingreso bajo, la población de bajos recursos son los
más vulnerables que se ven afectados. “En el curso de los próximos 30 años la
generación de desechos a nivel mundial, impulsada por la rápida urbanización y el
crecimiento de las poblaciones, aumentará de 2010 millones de toneladas
registradas en 2016 a 3400 millones” (Banco Mundial, 2018).
Las organizaciones han hecho estudios de recopilación de datos sectoriales de
los residuos sólidos que “evidencian que el promedio de América Latina y El Caribe
en Residuos Sólidos Domiciliarios (RSD) per cápita alcanza el 0,63 kg de basura
por habitante al día (kg/hab/día); y en Residuos Sólidos Urbanos (RSU) llega al
0,96 kg de basura kg/hab/día” Consejo Nacional de Competencias (CNC, 2019).
Según indica la Comisión para la Cooperación Ambiental CCA (2017) en los
rellenos sanitarios surge descomposición de residuos orgánicos que emiten gases
de efectos invernaderos como el dióxido de carbono (CO2) y metano, emisiones
que tiene un riesgo muy grande en el ambiente a nivel global. Asimismo, genera
18
efectos negativos en la calidad del aire por estas emisiones por lo que están
asociadas con problemas de salud pública, como el asma. El hecho de desviar del
flujo de desechos sólidos la parte correspondiente a residuos orgánicos para su
manejo en procesos de compostaje y digestión anaeróbica.
La información que es facilitada por los GAD Municipales, estableció que en los
sectores urbanos cada residente del Ecuador, produce en promedio 0,58 kg/hab/día
de residuos sólidos, en tanto que, en el año 2014, la producción per cápita fue de
0,57 kg/hab/día. Por lo que en el Ecuador se recolectaron 12.829,41 toneladas de
residuos sólidos diariamente. De esta cantidad recolectada al día, el 11% son
recolectados de manera diferenciada entre residuos orgánicos y residuos
inorgánicos desde la fuente (INEC, 2015).
A partir de los residuos orgánicos se produce también biochar o biocarbón que
es de origen vegetal, este producto tuvo su origen al ser redescubiertas las tierras
negras de los indios amazónicos de Brasil, descritas como Terra Preta (tierra
negra), por Smith en 1879 y Hartt en 1885 (Escalante, y otros, 2016).
1.2. Planteamiento y formulación del problema
1.2.1. Planteamiento del problema
Ecuador, así como diversos países subdesarrollados, se enfrentan a un
problema de gran índole y con un impacto ambiental muy alto, dado por el
incremento significativo en la generación de residuos sólidos (Samaniego, 2019).
Samaniego (2019) expresa que en relación de los residuos sólidos generados,
la mayor cantidad provienen de los residuos orgánicos (restos de comida,
vegetales, frutas), lo cual pueden ser separados, recolectados y aprovechados e
impulsar como alternativa para su reutilización y este ser transformando en biochar
y evitar alguna contaminación al momento de su disposición final.
19
Según cifras del Consorcio Puerto Limpio; entidad encargada de la recolección
de residuos sólidos en la parroquia, son más de dos millones de ciudadanos que
habitan en la ciudad de Guayaquil desechan un promedio de 3000 Ton por día de
residuos, es por ello que se requiere impulsar algún tipo de estrategia en la
parroquia “Pascuales” donde se pueda implementar de forma organizada, inclusiva
y sistemática; la reutilización de los residuos orgánicos para la producción de
biochard.
López (2009) indica que existen diversos factores que ocasionan el mal manejo
de los residuos orgánicos en los pobladores de la parroquia y son:
- El irrespeto de los horarios que provoca la acumulación de basura (residuos
sólidos orgánicos).
-Mala separación de los residuos.
-Falta de estrategias adecuadas.
1.2.2. Formulación del problema
¿De qué manera se implementará el diseño para la producción de biochar que
ayudará a la reducción y reutilización de los residuos orgánicos domésticos a los
pobladores de la parroquia Pascuales?
1.3. Justificación de la investigación
La presente investigación se enfocará en la producción de biochar a partir de
residuos orgánicos domésticos en la parroquia Pascuales, que nos va a permitir
determinar la utilidad que se le debe dar a los residuos orgánicos, pues
consideramos que estos residuos al ser arrojados en vertederos o en veredas hasta
esperar el momento de su recolección, produce contaminación al ambiente por los
componentes que libera estos residuos al estar expuesto al aire libre provocando
también enfermedades como presencia de bacterias, microbios, plagas.
20
Se pretende realizar biochar a partir de la utilización de los residuos orgánicos
domésticos que será aplicado a los suelos para la productividad de plantaciones
mediante el proceso de pirólisis, siendo un beneficio para la población de la
parroquia Pascuales como la protección del medio ambiente. El biochar tiene
muchos beneficios para el suelo, ambiente y su generación en la producción de
alimentos. También da a conocer especialmente a las comunidades de la parroquia
Pascuales, Guayaquil la manera fácil y útil de poder reciclar los residuos orgánicos
domésticos.
1.4. Delimitación de la investigación
Espacio: El proyecto tiene como lugar en la parroquia Pascuales, Guayaquil
(Ver anexo 9.2 figura 23).
Tiempo: Nuestro proyecto va a tener una duración de 3 meses
Población: Va dirigida a 20 de los pobladores de la comunidad de la parroquia
Pascuales, por otra parte cabe mencionar que la población de Pascuales está
conformada por 74.932 habitantes (INEC, 2010).
1.5. Objetivo general
Diseñar un sistema para la producción de biochar a partir de residuos orgánicos
domésticos para una agricultura sostenible mediante el tratamiento de Pirólisis en
la parroquia Pascuales, Guayaquil.
21
1.6. Objetivos especifico
• Seleccionar el tipo de residuo orgánico doméstico para la obtención de
Biochar mediante información documental.
• Analizar el uso del Biochar en los respectivos huertos domésticos de la
parroquia Pascuales mediante la ejecución del producto e investigación
documentada.
• Estimar la reducción de emisiones de CH4 y N2O en el uso de Biochar contra
la lucha de la contaminación global mediante información documental.
• Realizar una prueba piloto de pirólisis a pequeña escala para la evaluación
de las características del Biochar producido mediante los residuos orgánicos
domésticos.
• Proponer un diseño para la producción de Biochar a partir de residuos
orgánicos domésticos.
1.7. Hipótesis
Cuanto mayor sea la generación de residuos orgánicos para la producción de
biochar, menor será el uso de fertilizantes tóxicos para el suelo de los diversos
cultivos y huertos domésticos.
22
2. Marco teórico
2.1. Estado de Arte
Cely (2016) en la elaboración de la Evaluación del uso de residuos orgánicos
para la producción biochar y su aplicación como enmienda orgánica, se ha centrado
en los efectos de material carbonoso en los suelos y en la viabilidad de gestión de
diversos residuos orgánico mediante procesos de pirólisis o gasificación, que
determinó la influencia de la materia prima y de la temperatura de pirólisis sobre las
propiedades de los biochar.
Obtuvo resultados en las propiedades agronómicas del biochar que son muy
variables según la biomasa empleada y las condiciones de producción. En la
influencia de las propiedades biológicas en el suelo y la germinación y desarrollo
de la planta, los resultados indican que tras el proceso de pirólisis la biomasa
alcanza mayor estabilidad por lo que la mineralización del carbono es menor
cuando se usa biochar como enmienda. En la evaluación de la influenza de biochar
sobre la germinación y el desarrollo de las plantas, un ensayo de producción vegetal
y un análisis foliar dio como resultado que los efectos del Biochar varían en función
de sus propiedades y de la especie vegetal utilizada.
Guerra (2015) afirmó que la producción y caracterización de Biochar a partir de
la biomasa residual de sistemas agroforestales y de agricultura convencional en la
Amazonía Peruana, por lo que determinó que las principales características físicas
y químicas del biochar producido mediante pirólisis lenta y biomasa residual de los
cultivos agroforestales de cacao, palma aceitera, y de palmito de pijuayo y de los
cultivos de manejo tradicional de Sacha Inchi y arroz. Los biochar de cáscara de
sacha inchi y de la corteza interna de palmito resultaron los más idóneos para su
aplicación en el suelo como enmiendas. Así también, el biochar de cáscara de
23
sacha inchi y del raquis de las hojas del palmito se presentan como los agentes
potenciales más efectivos en el secuestro de carbono.
Rosas (2015) elaboró la producción de biochar a partir de viñas agotadas
mediante pirólisis en reactor a escala piloto y en reactor móvil energéticamente
sostenible mediante el tratamiento térmico de pirólisis a partir de biomasa
lignocelulósica, además que, también se establece las bases para el diseño y
fabricación de un reactor de pirólisis térmicamente auto-sostenible a escala
demostración. Como resultados obtuvieron en la etapa de producción de biochar,
en el reactor a escala piloto se recogieron muestras representativas del
carbonizado y se analizaron por lo que presentó mejores características como
biochar ya que contenía menos cenizas mayor área superficial y mayor proporción
de carbono estable. Se hizo un análisis de ciclo de vida para el uso del pirolizador
auto-sostenible en la que determinó la reducción de la huella de carbono que dio
como resultado de 22,66 gCO2 eq por botella de vino.
Trujillo (2017) determinó la producción y caracterización de biochar a partir de
residuos orgánicos avícolas mediante residuos orgánicos provenientes de granjas
avícolas (gallinaza y pollinaza), que se realizó un tratamiento de pirólisis lenta para
evaluar propiedades físicas y químicos más importantes. Como resultado se
obtuvieron diferencias estadísticamente significativas en rendimientos, densidad,
pH, humedad, cenizas, nitrógeno, fósforo total, calcio, magnesio y fierro, por lo que
también se hicieron pruebas para el crecimiento de sus semillas y tallos, el biochar
de la gallinaza resultó significativo con el tratamiento del 3% y como consecuencia
la longitud de crecimiento de los tallos de las plántulas fue significativa.
El estudio de Quesada (2014) manifestó la carbonización de biomasa para
energía renovable, biocarbón en suelos y secuestro permanente de carbono, el
24
objetivo general fue elaborar un conjunto tecnológico funcional para la valorización
de residuos biomásicos mediante la carbonización en escala intermedia por lo cual
tuvo ayuda con la empresa COOPETARRAZÚ. Una vez que la empresa designó el
espacio, se procedió a instalar estos equipos y a ponerlos a funcionar. Se diseñó e
implementó un procedimiento de laboratorio para estimar el rendimiento esperable
de carbón de un material. El carbón obtenido de la broza en el laboratorio, demostró
contener menos de 15% de la energía del material original, con lo cual resultan
preferibles otras vías de valorización energética. La combustión directa fue
excelente en el horno, pero la emisión de humo mayor que con leña hizo imposible
su uso en las condiciones actuales de los equipos de la empresa.
2.2. Bases teóricas
2.2.1. Pirólisis
Es un proceso en el que se produce la degradación de la biomasa es decir el
material orgánico se descompone por la acción del calor sin que se necesite la
presencia de oxígeno (Urien, 2013).
Ayala (2019) defina que la pirólisis es la conversión termoquímica de la biomasa
en tres productos (ruta clásica): líquido (bioaceites), gas (biogás) y residuo
carbonoso (biocarbón), por calentamiento de la biomasa, (alrededor de 500 ºC), en
ausencia de aire. Hay diferentes tipos de pirólisis en función de la velocidad de
calentamiento y el tiempo de residencia de la biomasa en los reactores.
Desde un punto de vista químico, la pirólisis es un proceso complejo.
Generalmente, se lleva a cabo a través de una serie de reacciones en las que
influyen muchos factores: la estructura y composición de la materia prima, la
tecnología utilizada, la velocidad de calentamiento, el tiempo de residencia, la
velocidad de enfriamiento y la temperatura del proceso (Quesada, 2014).
25
Urien (2013) determina que los distintos tipos de procesos de pirólisis se
clasifican atendiendo a la velocidad de calentamiento, el tiempo de residencia y la
temperatura final en: carbonización, pirólisis convencional, pirólisis rápida, pirólisis
flash de gases y líquidos, pirólisis ultra rápida, pirólisis a vacío, hidro-pirólisis y
metano pirólisis (Ver anexo 9.1 figura 3).
2.2.1.1 Pirólisis convencional
Ayala (2019) describe que la pirólisis convencional tiene lugar a con una
velocidad de calentamiento lenta, alcanzando una temperatura máxima entre 500-
600ºC. En estas condiciones, se obtienen tres productos: sólidos, líquidos y gases,
en proporciones significativas (Ver anexo 9.1 tabla 18).
2.2.1.2 Pirólisis rápida
Es el proceso por el cual el material se calienta rápidamente en ausencia de
oxígeno y a temperaturas altas (650ºC). Se utiliza sobre todo para la producción de
bioaceites ya que los rendimientos en peso de esta fracción son muy superiores a
los que se obtienen en la pirólisis convencional (López, 2009).
López (2009) establece que la velocidad de calentamiento elevada junto con un
enfriamiento rápido provoca que la condensación de la fracción líquida se produzca
sin que se lleven a cabo las reacciones de craqueo de los compuestos de elevado
peso molecular, que pasan a formar parte de los gases no condensados. A escala
comercial solamente se ha logrado con reactores de lecho fluido y se han instalado
plantas pilotos en varios lugares dentro de la Unión Europea.
2.2.1.3 Flash pirólisis o pirólisis ultrarrápida
Cuando la temperatura del proceso es más elevada (1000 ºC) y los tiempos de
residencias son aún más cortos, la pirólisis se denomina ultrarrápida. En este caso,
el mayor rendimiento corresponde a los gases. Sin embargo, el flash pirólisis es
26
una vía prometedora en lo que respecta a la producción de bioaceites (Quesada,
2014).
Ayala (2019) indica que la conversión de la biomasa en aceite crudo puede
tener un rendimiento de hasta el 70 %. Los aceites pueden ser usados en turbinas
y motores, aunque existen problemas en su uso debido a las propiedades físico-
químicas intrínsecas de los aceites; una baja estabilidad térmica, corrosividad y
bajo poder calorífico.
En los procesos de flash pirólisis, las condiciones de operación se pueden
variar, para favorecer la producción de gas (flash-gas) o de líquidos (flash-líquidos).
La tabla 3 compara los rendimientos típicos de las fracciones obtenidas en los
diferentes tipos de pirólisis (Ayala, 2019).
La pirólisis es, por tanto, un proceso flexible, que permite, mediante el uso de
la tecnología adecuada, favorecer la producción de gases, líquidos o aceites y
biocarbones (Ver anexo 9.1 tabla 18).
2.2.2. Biochar
Urien (2013) define al biochard como un tipo de carbón de origen vegetal,
producido a partir de materia orgánica a través de pirólisis (es decir, a baja
temperatura y condiciones anóxicas), a menudo utilizado como enmienda del suelo
para aumentar la fertilidad del suelo y el cultivo y capturar carbono (Ver anexo 9.1
figura 3).
2.2.2.1 Características del biochar
Steiner (2010) indica que las características de cada biochar pueden variar
considerablemente dependiendo del material de partida y de las condiciones de
pirólisis; sin embargo, los biochars comparten una serie de características comunes
que se detallan a continuación.
27
Los biochars poseen un contenido elevado de C recalcitrante, en su mayor parte
condensado en anillos aromáticos lo que le confiere su elevado potencial de
secuestro de C. También cabe destacar la presencia de nutrientes asociados a su
fracción mineral (K, Ca, Mg, P, S, etc.). La mayoría de los biochars son alcalinos
(pH > 7) y dependiendo de la dosis aplicada al suelo, pueden ejercer un efecto de
encalado sobre el mismo. En general, los biochars son materiales porosos, poco
densos, y caracterizados por una elevada área superficial específica. Esta
propiedad determina la reactividad y la capacidad del biochar para retener iones en
su superficie. Por su parte, los poros son también responsables de la elevada
capacidad de retención de agua del biochar (Quesada, 2014).
Estos parámetros incluyen la distribución del tamaño de partículas del biochar,
el pH, el área específica, la porosidad, el contenido de C y nutrientes, así como el
contenido de contaminantes (metales pesados, hidrocarburos aromáticos
policíclicos, etc.). Muy pocos países poseen una normativa específica para este tipo
de materiales, así que estas normas de calidad agronómica constituyen un punto
de partida para el desarrollo de una futura legislación que regule la aplicación de
biochar al suelo (Steiner, 2010).
2.2.2.2 Biochar como sumidero de carbono
El suelo actúa como un gran almacén de C, ya que más del 80% del C terrestre
se encuentra almacenado en él sin embargo, el potencial del suelo para actuar
como sumidero de C es reducido, ya que la captura de éste no es permanente, sino
que existe un balance entre la incorporación de materia orgánica al suelo y la salida
de C en forma de CO2 a la atmósfera asociada a procesos tales como
descomposición, erosión y lavado (Heredia, 2018).
28
Por otra parte, la captura del C en el suelo es compensada con la emisión de
otros gases que contribuyen al efecto invernadero (Steiner, 2010). Por lo tanto, para
mitigar el cambio climático es necesario reducir el flujo neto de estos gases a la
atmósfera, tratando de incidir sobre el ciclo del C.
2.2.2.3 Biochar como enmienda de suelos agrícolas
Las propiedades del biochar lo convierten en un producto interesante como
enmienda de suelos. Algunas revisiones bibliográficas han demostrado que el
biochar puede mejorar las características del suelo donde se adiciona (Heredia,
2018).
Quesada (2014) manifiesta que existe un modo esquemático de los principales
efectos observados del biochar sobre las propiedades del suelo. Estos cambios
incluyen la reducción de su densidad aparente, el aumento de su capacidad de
retención de agua y la mejora de su estructura. Estas mejoras también incluyen un
aumento de la porosidad del suelo que puede mejorar su capacidad de infiltración
y su permeabilidad contribuyendo positivamente al desarrollo de la raíz y a la
respiración microbiana y favoreciendo el intercambio gaseoso y las condiciones de
oxigenación. Por otro lado, los cambios del biochar sobre el pH y las condiciones
redox del suelo, así como sobre la actividad biológica del suelo también pueden
aumentar la disponibilidad de nutrientes para la planta (Ver anexo 9.1 Figura 5).
2.2.3. Huertos domésticos
Son cultivos tradicionales en las ciudades, situados en pequeños espacios como
terrazas, jardines o macetas, además es una técnica de cultivo económica y factible
para las poblaciones (FAO, 2015).
29
2.2.4. Residuos orgánicos
Son compuestos o materiales que presentan descomposición por acción a
microorganismos, se componen naturalmente y tiene la propiedad de poder
desintegrarse o degradarse rápidamente (CCA, 2017).
2.2.5. Clasificación de los residuos orgánicos
Los residuos orgánicos tienen diversas clasificaciones, por lo general los más
comunes son según su fuente de generación y según su naturaleza y/o
característica física (Jaramillo & Zapata, 2008).
2.2.5.1. Según su fuente de generación:
Residuos sólidos orgánicos provenientes del barrido de las calles:
Incluyendo también los residuos almacenados como en las papeleras públicas;
pueden ser variados por lo que se puede encontrar desde restos de frutas hasta
papeles y plásticos (Jaramillo & Zapata, 2008).
Residuos sólidos orgánicos institucionales: Residuos provenientes de
instituciones públicas (gubernamentales) y privadas. Se caracteriza mayormente
por contener papeles y cartones y también residuos de alimentos provenientes de
los comedores institucionales (Jaramillo & Zapata, 2008).
Residuos sólidos de mercados: Son aquellos residuos provenientes de
mercados de abastos y otros centros de venta de productos alimenticios. Es una
buena fuente para el aprovechamiento de orgánicos y en especial para la
elaboración de compost y fertilizante orgánico (Jaramillo & Zapata, 2008).
Residuos sólidos orgánicos de origen comercial: Son residuos provenientes
de los establecimientos comerciales, entre los que se incluyen tiendas y
restaurantes. Estos últimos son la fuente con mayor generación de residuos
orgánicos debido al tipo de servicio que ofrecen como es la venta de comidas.
30
Requieren de un trato especial por ser fuente aprovechable para la alimentación de
ganado porcino (previo tratamiento) (Jaramillo & Zapata, 2008).
Residuos sólidos orgánicos domiciliarios: Son residuos provenientes de
hogares, cuya característica puede ser variada, pero que mayormente contienen
restos de verduras, frutas, residuos de alimentos preparados, podas de jardín y
papeles. Representa un gran potencial para su aprovechamiento en los
departamentos del país (Jaramillo & Zapata, 2008).
2.2.5.2. Según su naturaleza y/o característica física
Los residuos sólidos orgánicos según su naturaleza y/o característica fuente se
clasifican en:
Residuos de alimentos: Son restos de alimentos que provienen de diversas
fuentes, entre ellas: restaurantes, comedores, hogares y otros establecimientos de
expendio de alimentos (Jaramillo & Zapata, 2008).
Estiércol: Son residuos fecales de animales (ganado) que se aprovechan para
su transformación en bio-abono o para la generación de biogás (Jaramillo & Zapata,
2008).
Restos vegetales: Son residuos provenientes de podas o deshierbe de
jardines, parques u otras áreas verdes; también se consideran algunos residuos de
cocina que no han sido sometidos a procesos de cocción como legumbres, cáscara
de frutas, etc (Jaramillo & Zapata, 2008).
Papel y cartón: Son residuos con un gran potencial para su reciclaje pero que
no materia de desarrollo en éste trabajo (Jaramillo & Zapata, 2008).
Cuero: Son residuos mayormente derivados de artículos de cuero en desuso
(Jaramillo & Zapata, 2008).
31
Plásticos: Son considerados como residuos de origen orgánico ya que se
fabrican a partir de compuestos orgánicos como el etanol (componente del gas
natural), también son fabricados utilizando algunos derivados del petróleo
(Jaramillo & Zapata, 2008).
2.3. Marco legal
2.3.1. Constitución de la república Del Ecuador. R.O. nº 449 – octubre 20, 2008
Título II: Derechos Capítulo II. Derechos del buen vivir Art. 14. - Se reconoce el derecho de la población a vivir en un ambiente sano y ecológicamente equilibrado, que garantice la sostenibilidad y el buen vivir, sumak kawsay. Se declara de interés público la preservación Del ambiente, la conservación de los ecosistemas, la biodiversidad y la integridad del patrimonio genético del país, la prevención del daño ambiental y la recuperación de los espacios naturales degradados (Constitución de la república Del Ecuador, 2008) (p. 13).
Art. 15.- El Estado promoverá, en el sector público y privado, el uso de tecnologías ambientalmente limpias y de energías alternativas no contaminantes y de bajo impacto. La soberanía energética no se alcanzará en detrimento de la soberanía alimentaria, ni afectará el derecho al agua. Se prohíbe el desarrollo, producción, tenencia, comercialización, importación, transporte, almacenamiento y uso de armas químicas, biológicas y nucleares, de contaminantes orgánicos persistentes altamente tóxicos, agroquímicos internacionalmente prohibidos, y las tecnologías y agentes biológicos experimentales nocivos y organismos genéticamente modificados perjudiciales para la salud humana o que atenten contra la soberanía alimentaria o los ecosistemas, así como la introducción de residuos nucleares y desechos tóxicos al territorio nacional (Constitución de la república Del Ecuador, 2008) (p. 13). 2.3.2. Norma de Calidad Ambiental para el manejo y disposición final de desechos sólidos no peligrosos Libro VI anexo 6 4.1 De las responsabilidades en el manejo de los desechos sólidos
4.1.1 El Manejo de los desechos sólidos en todo el país será responsabilidad de las municipalidades, de acuerdo a la Ley de Régimen Municipal y el Código de Salud. Las municipalidades o personas responsables del servicio de aseo, de conformidad con las normas administrativas correspondientes podrán contratar o conceder a otras entidades las actividades de servicio (p. 436). 4.1.14 Son responsabilidades de los propietarios de animales domésticos o mascotas, las siguientes:
32
a) Responder por cualquier acción que ocasione daños o afecciones a personas, así como por la acumulación de desechos sólidos en los espacios públicos, producida por los animales de su pertenencia (p. 439). 4.1.15 Las autoridades de aseo en coordinación con las autoridades de salud deberán emprender labores para reducir la población de animales callejeros, que son los causantes del deterioro de las fundas de almacenamiento de desechos sólidos y que constituyen un peligro potencial para la comunidad (p. 440). 4.3.3.4 Para el manejo de los desechos sólidos generados fuera del perímetro urbano de la entidad de aseo, se deberán seguir los lineamientos establecidos en esta norma, como: Almacenamiento, entrega, barrido y limpieza de las vías públicas, recolección, transporte y disposición final. La disposición final de los desechos sólidos y semi-sólidos se realizará en rellenos sanitarios manuales o mecanizados (p. 446). 4.3.3.5 Las actividades de manejo de desechos sólidos deberán realizarse en forma tal que se eviten situaciones como: a) La permanencia continua en vías y áreas públicas de desechos sólidos o recipientes que las contengan de manera que causen problemas sanitarios y estéticos. b) La proliferación de vectores y condiciones que propicien la transmisión de enfermedades a seres humanos o animales. c) Los riesgos a operarios del servicio de aseo o al público en general. d) La contaminación del aire, suelo o agua. e) Los incendios o accidentes. f) La generación de olores objetables, polvo y otras molestias. g) La disposición final no sanitaria de los desechos sólidos (p. 446). 4.4.18 El sitio escogido para ubicar los contenedores de almacenamiento para desechos sólidos en el servicio ordinario, deberá permitir como mínimo, lo siguiente: a) Accesibilidad para los usuarios. b) Accesibilidad y facilidad para el manejo y evacuación de los desechos sólidos. c) Limpieza y conservación de la estética del contorno (p. 450). 2.3.3. Libro VI del Texto Unificado de Legislación Secundaria del Ministerio del Ambiente. Acuerdo Ministerial 061 Registro Oficial N° 316 del 4 de mayo del 2015. Sección I Gestión Integral De Residuos y/o Desechos Sólidos No Peligrosos Art. 5 De la gestión integral de residuos y/o desechos sólidos no peligrosos.- La gestión integral constituye el conjunto de acciones y disposiciones regulatorias, operativas, económicas, financieras, administrativas, educativas, de planificación, monitoreo y evaluación, que tienen la finalidad de dar a los residuos sólidos no peligrosos el destino más adecuado desde el punto de vista técnico, ambiental y socio-económico, de acuerdo con sus características, volumen, procedencia, costos de tratamiento, posibilidades de
33
recuperación y aprovechamiento, comercialización o finalmente su disposición final. Está dirigida a la implementación de las fases de manejo de los residuos sólidos que son la minimización de su generación, separación en la fuente, almacenamiento, recolección, transporte, acopio y/o transferencia, tratamiento, aprovechamiento y disposición final (TULSMA). Una gestión apropiada de residuos contribuye a la disminución de los impactos ambientales asociados a cada una de las etapas de manejo de éstos (p. 9). Art. 56 Normas técnicas. - La Autoridad Ambiental Nacional establecerá la norma técnica para la gestión integral de residuos y/o desechos sólidos no peligrosos, en todas sus fases (p. 9). Art. 57 Responsabilidades de los Gobiernos Autónomos Descentralizados Municipales.- Garantizarán el manejo integral de residuos y/o desechos sólidos generados en el área de su competencia, ya sea por administración o mediante contratos con empresas públicas o privadas; promoviendo la minimización en la generación de residuos y/o desechos sólidos, la separación en la fuente, procedimientos adecuados para barrido y recolección, transporte, almacenamiento temporal de ser el caso, acopio y/o transferencia; fomentar su aprovechamiento, dar adecuado tratamiento y correcta disposición final de los desechos que no pueden ingresar nuevamente a un ciclo de vida productivo; además dar seguimiento para que los residuos peligrosos y/o especiales sean dispuestos, luego de su tratamiento, bajo parámetros que garanticen la sanidad y preservación del ambiente (p. 9).
Los Gobiernos Autónomos Descentralizados Municipales deberán: a) Elaborar e implementar un Plan Municipal de Gestión Integral de Residuos Sólidos en concordancia con las políticas nacionales y al Plan Nacional para la Gestión Integral de Residuos Sólidos. b) Promover y coordinar con las instituciones gubernamentales, no gubernamentales y empresas privadas, la implementación de programas educativos en el área de su competencia, para fomentar la cultura de minimización de generación de residuos, separación en la fuente, recolección diferenciada, limpieza de los espacios públicos, reciclaje y gestión integral de residuos. c) Garantizar que en su territorio se provea un servicio de recolección de residuos, barrido y limpieza de aceras, vías, cunetas, acequias, alcantarillas, vías y espacios públicos, de manera periódica, eficiente y segura para todos los habitantes. d) Promover la instalación y operación de centros de recuperación de residuos sólidos aprovechables, con la finalidad de fomentar el reciclaje en el territorio de su jurisdicción. e) Elaborar ordenanzas para el manejo de residuos y/o desechos sólidos, las mismas que deberán ser concordantes con la política y normativa ambiental nacional, para la gestión integral de residuos sólidos no peligrosos, y de los residuos que comprende la prevención, control y sanción de actividades que afecten al mismo.
34
f) Asumir la responsabilidad de la prestación de servicios públicos de manejo integral de residuos sólidos y/o desechos sólidos no peligrosos y actividades de saneamiento ambiental, en todas sus fases en las áreas urbanas, así como en las parroquias rurales. g) Eliminar los botaderos a cielo abierto existentes en el cantón en el plazo establecido por la autoridad ambiental, mediante cierres técnicos avalados por la Autoridad Ambiental competente. h) Realizar la gestión integral de los residuos sólidos y/o desechos no peligrosos, asegurando el fortalecimiento de la infraestructura necesaria para brindar dichos servicios. Además de implementar tecnologías adecuadas a los intereses locales, condiciones económicas y sociales imperantes. i) Reportar anualmente y llevar un registro de indicadores de técnicos, ambientales, sociales y financieros, de la prestación del servicio de la gestión integral de residuos y/o desechos sólidos no peligrosos del cantón y reportarlos a la Autoridad Ambiental Nacional a través de los instrumentos que esta determine. j) Garantizar una adecuada disposición final de los residuos y/o desechos generados en el área de su competencia, en sitios con condiciones técnicamente adecuadas y que cuenten con la viabilidad técnica otorgada por la Autoridad Ambiental competente, únicamente se dispondrán los desechos sólidos no peligrosos, cuando su tratamiento, aprovechamiento o minimización no sea factible. k) Deberán determinar en sus Planes de Ordenamiento Territorial los sitios previstos para disposición final de residuos y/o desechos no peligrosos, así como los sitios para acopio y/o transferencia de ser el caso (p. 18). 2.3.4. Ley orgánica de salud. R.O. 423 - 22 diciembre, 2006 Capitulo III Calidad del aire y de la contaminación acústica Art. 111.-La autoridad sanitaria nacional, en coordinación con la autoridad ambiental nacional y otros organismos competentes, dictará las normas técnicas para prevenir y controlar todo tipo de emanaciones que afecten a los sistemas respiratorio, auditivo y visual. Todas las personas naturales y jurídicas deberán cumplir en forma obligatoria dichas Normas (LOS, 2017) (p.12).
2.3.5. Código Orgánico Ambiental (COA) Art. 9 numeral 2.- El Estado deberá promover en los sectores público y privado, el desarrollo y uso de tecnologías ambientalmente limpias y de energías alternativas no contaminantes y de bajo impacto, que minimicen en todas las fases de una actividad productiva, los riesgos de daños sobre el ambiente, y los costos del tratamiento y disposición de sus desechos. Deberá también promover la implementación de mejores prácticas en el diseño, producción, intercambio y consumo sostenible de bienes y servicios, con el fin de evitar o reducir la contaminación y optimizar el uso del recurso natural (COA, 2018) (p. 13). Art. 27.- Facultades de los Gobiernos Autónomos Descentralizados Metropolitanos y Municipales en materia ambiental. En el marco de sus competencias ambientales exclusivas y concurrentes corresponde a los
35
Gobiernos Autónomos Descentralizados Metropolitanos y Municipales el ejercicio de las siguientes facultades, en concordancia con las políticas y normas emitidas por los Gobiernos Autónomos Provinciales y la Autoridad Ambiental Nacional: Numeral 6.- Elaborar planes, programas y proyectos para los sistemas de recolección, transporte, tratamiento y disposición final de residuos o desechos sólidos (COA, 2018); Numeral 7.- Generar normas y procedimientos para la gestión integral de los residuos y desechos para prevenirlos, aprovecharlos o eliminarlos, según corresponda (COA, 2018) (p.19). TITULO VI PRODUCCIÓN Y CONSUMO HUMANO Art. 245.- Obligaciones generales para la producción más limpia y el consumo sustentable. Todas las instituciones del Estado y las personas naturales o jurídicas, están obligadas según (COA, 2018) corresponda, a: Numeral 2.- Optimizar el aprovechamiento sustentable de materias primas; Numeral 3.- Fomentar y propender la optimización y eficiencia energética, así como el aprovechamiento de energías renovables; Numeral 4.- Prevenir y minimizar la generación de cargas contaminantes al ambiente, considerando el ciclo de vida del producto; Numeral 8.- Coordinar mecanismos que faciliten la transferencia de tecnología para la producción más limpia; Numeral 9.- Minimizar y aprovechar los desechos (p.65). Art. 282.- Criterios para el otorgamiento de incentivos. La Autoridad Ambiental Nacional tendrá en cuenta los siguientes criterios para diseñar y otorgar incentivos ambientales (COA, 2018): Numeral 7.- La gestión integral de sustancias químicas, residuos y desecho (p.73). 2.3.6. Reglamento (Ue) 2019/1009 Del Parlamento Europeo y Del
Consejo de 5 de junio de 2019
(19) Se ha detectado en el mercado una demanda de determinados residuos valorizados en el sentido de la Directiva 2008/98/CE del Parlamento Europeo y del Consejo (8), como la estruvita, el biochar y los productos a base de cenizas, para su uso como fertilizantes. Además, es preciso fijar determinados requisitos para los residuos utilizados como material de base en la operación de valorización y para las técnicas y los procesos de tratamiento, así como para los productos fertilizantes resultantes de la operación de valorización, a fin de garantizar que el uso de dichos productos fertilizantes no causa efectos negativos generales para el medio ambiente o la salud humana. Para los productos fertilizantes UE, estos requisitos deben establecerse en el presente Reglamento. Por consiguiente, a partir del momento de la conformidad con todos los requisitos del presente Reglamento, dichos productos deben dejar de
36
considerarse residuos en el sentido de la Directiva 2008/98/CE y, por tanto, los productos fertilizantes que contengan tales materiales de residuos valorizados o se compongan de ellos deben poder acceder al mercado interior. Para garantizar la seguridad jurídica, aprovechar los avances técnicos e incentivar mejor a los productores a utilizar más unos flujos de residuos valiosos, los análisis científicos y la definición de los requisitos de recuperación a nivel de la Unión para dichos productos deben comenzar inmediatamente después de la entrada en vigor del presente Reglamento. Por consiguiente, deben delegarse en la Comisión los poderes para adoptar actos con arreglo a lo dispuesto en el artículo 290 del TFUE por lo que respecta a definir, sin demora innecesaria, categorías más amplias o adicionales de materiales componentes que puedan utilizarse en la producción de productos fertilizantes UE (EUROPEA, 2019) (p.4).
37
3. Materiales y métodos
3.1 Enfoque de la investigación
3.1.1 Tipo de investigación
3.1.1.1. Investigación documental
La investigacion documentada para el desarrollo de la tesis, se indagarán
fuentes documentales como artículos científicos, informes, documentos web,
páginas web y libro electrónicos, que permitan unifircar criterios, sistematizar ideas
y analizar la información para cumplir con el objetivo planteado.
La investigación de campo y laboratorio se aplicará mediante la realización de
un estudio de campo en donde se llevará a cabo la producción de biochar a través
de residuos orgánicos y así poder determinar la calidad del biochar con la
respectiva medición de parámetros físico-químico como: pH, capacidad de
retención de agua, humedad y densidad en el laboratorio.
3.1.2 Diseño de investigación
La investigación es experimental ya que se realizará mediante actividades
técnicas y metódicas con el fin de complementar la información y datos para
desarrollar el problema. Se realizará la elaboración del biochar a partir de residuos
orgánicos domésticos, se implementará un diseño de pirólisis de biochar, y
posteriormente se hará un análisis de los parámetros físico-químico del biochar
producido.
3.2. Metodología
3.2.1 Variables
3.2.1.1. Variable independiente
-Tipo de residuo orgánico domésticos (cáscara de cebolla, zanahoria, plátano
verde, papa, tomate de árbol, lechuga, pimiento, yuca y cáscara de huevo)
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-Pirólisis
-pH
-Humedad (%)
-Densidad (g/ml3)
-Capacidad de retención agua (ml)
-masa de residuo en Kg
3.2.1.2. Variable dependiente
-Cantidad de Biochar que se va a utilizar en los huertos domésticos.
-Parámetros de la calidad de Biochar
3.2.2 Tratamientos
En el proyecto de elaboración de biochar a través de residuos orgánicos, se
aplicará una pirólisis lenta ya que la textura del residuo es muy delicada,
provocando que su proceso térmico sea rápido a temperatura de 400-500°C
generando una producción de 35% de biochar sólido como se muestra en la
siguiente Tabla 1.
Tabla 1. Tipos de pirólisis y rendimientos típicos de productos
García, Rosas, Sánchez, Pascual & Hernández, 2014
Tipo de pirólisis
Condiciones Tratamiento Líquido Sólido Gas
Lenta Tiempo Temperatura
carbono Humedad
5-30 min 400 a 500°C
50% 1-15%
30% 35% 35%
Moderada Tiempo Temperatura
carbono Humedad
10-20 seg 400 a 500°C
50% 1-15%
50% 20% 30%
Rápida Tiempo Temperatura
carbono Humedad
1 seg 400 a 500°C
50% 1-15%
75% 12% 13%
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3.2.3 Recolección de datos
En la recolección de datos se utilizarán información investigativa y experimental
en donde se evaluará la calidad, medición y propiedades físico-química del biochar
producido, esto se llevará a cabo mediante técnicas de laboratorio en donde se
constata la eficacia del producto posteriormente se realizará la recolección
minuciosamente de los residuos orgánicos que se detallará a través de tablas en
Excel, donde se llevará el control de los pesos en kg de residuos para determinar
el respectivo cálculo estadístico.
3.2.3.1. Recursos
Materiales y equipos
• Fuentes investigativas: informe, documentos electrónicos y páginas web.
• Impresiones
• Laptops
• Internet
• Energía eléctrica
• Estufa
• Recipiente
• Balanza
• Tiras de medidor pH
• Vasos de precipitación
• Crisol de porcelana
• Papel filtro
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3.2.3.2. Métodos y técnicas
Para proceder al desarrollo del estudio se ejecuta un cronograma de todos de
los objetivos, en la cual se necesitará de los residuos orgánicos domésticos para la
obtención de biochar y ver si es factible la producción.
Primer objetivo
Seleccionar el tipo de residuo orgánico para la obtención de Biochar.
En esta sección se dará a conocer por medios de investigación, el tipo de
residuo que se va a emplear al proyecto, y así poder conocer las propiedades
químicas, aprovechamiento y disposición final de los residuos orgánicos, para ello
se aplicará una tabla la cual se pueda identificar en cantidad porcentual de los
elementos químicos (K, Ca, P, Fe, Mg) que compone cada uno de los restos de
alimentos para lograr obtener un biochar natural que brinde y aporte gran cantidad
de nutrientes.
Segundo objetivo
Analizar el uso del Biochar en los respectivos huertos domésticos de la
parroquia Pascuales.
Para este objetivo se realizará revisiones investigativas en libros, revistas y
artículos para conocer la funcionalidad, beneficio e importancia que tiene el biochar
en donde se aplicará una pequeña cantidad del producto obtenido a maceteros que
contenga plantas ornamentales y plantas de consumo alimenticio (fréjol y
maracuyá) y poder así determinar las ventajas que tiene el producto orgánico hacia
las plantas.
Tercero objetivo
Estimar la reducción de emisiones de CH4 y N2O en el uso de biochar contra la
lucha de la contaminación global.
41
Este objetivo será bibliográfico y estadísticos en la que se aplicará tablas que
mencioné los valores de la reducción de las emisiones de gases de efecto
invernadero, que se hará mediante la delimitación de las personas asignadas al
estudio, lo cual ayudará a reducir la contaminación global, esto beneficiará tanto al
ambiente como a la población en general.
Cuarto objetivo
Realizar una prueba piloto de pirólisis a pequeña escala para la evaluación de
las características del Biochar producido mediante los residuos orgánicos
domésticos.
Primero para obtener el biochar se realizará una prueba piloto a pequeña escala
en donde los residuos orgánicos domésticos recolectado a los moradores de la
parroquia sirvieron de base para la elaboración del mismo que se llevará a cabo a
través de un proceso de pirólisis casera con una duración de 30 minutos, en donde
se utilizará una estufa y un recipiente que sirvan como horno para el proceso de
pirólisis dado a temperaturas de 200°C para el debido procedimiento. Por lo
consiguiente se desarrollará los debidos parámetros en el laboratorio que tendrá
como objetivo principal evidenciar las propiedades del biochar como:
Humedad: se realizará a través de muestras secas y humedas que serán
pesadas, en la muestra seca se aplicará a una estufa con 70°C con un tiempo de 2
horas en la que posteriormente serán pesadas y calculada, con la siguiente formula:
W = 𝑚ℎ−𝑚𝑠𝑚𝑠 ∗ 100
pH: se tomará una muestra del biochar, previamente secada a unos 40ºC
durante varias horas, tomar una muestra y pesar 10 g, se añade a la muestra en un
vaso de precipitados con 50 ml de agua destilada, agitar la mezcla durante 2
42
minutos, dejar reposar la mezcla durante 15 minutos y medir el pH en el
sobrenadante mediantes tiras o medidores eléctricos de pH.
Densidad del biochar: a través de un proceso de peso se lo aplicará por
medio de una ecuación:
p= 𝑚𝑣
Capacidad de retencion de agua del biochar: en donde se agregará 40 ml de
agua a una muestra de biochar de 8.9 g, que posteriormente será medido por un
embudo, papel filtrador y un vaso de precipitación que tendrá una duración de 20
minutos para después obtener los resultados.
Quinto objetivo
Proponer un diseño para la producción de Biochar a partir de residuos orgánicos
domésticos.
En este objetivo se propondrá un diseño para la obtención de biochar, este
proceso empezará con la recolección de los residuos orgánicos de los pobladores
de la comunidad, estos serán debidamente seleccionados y a su vez serán cortados
para su respectivo proceso de secado a temperatura ambiente y poder así
finalmente efectuar el debido proceso de pirólisis.
3.2.4 Análisis estadístico
La técnica descriptiva que se usará, será debido al tipo de datos a medir en este
caso se va a calcular la cantidad de los beneficiarios que produce residuos
orgánicos para la obtención de biochar que se da mediante el proceso de pirólisis
de plan de piloto a pequeña escala. Posteriormente se hará una base de datos en
la hoja de cálculo en Excel que se empleará gráficos y tablas para determinar el
resultado en el cual sea más eficiente para la elaboración del producto y la técnica
inferencial que se evidencia en el objetivo planteado donde indica la realización de
43
una prueba piloto de pirólisis a pequeña escala para la evaluación de las
características del Biochar producido que se va a realizar mediante una muestra a
través de los habitantes seleccionado que pretender comprobar el estudio de
comparación de los beneficios para los fertilizantes y biochar que se da por la
cantidad de residuos orgánicos que genere los habitantes de la parroquia
Pascuales.
Medida de tendencia central
• Media muestral
Según Ayala (2019) indica que la medida de situación más empleada es la
media aritmética o también llamada media muestral (que es el nombre
habitualmente usado en Estadística) que se define como fórmula:
Para calcular la media maestral es realizar la suma y posteriormente dividir por
el número de términos que estamos sumando.
• Desviación estándar
Según Salazar & Del Castillo (2018) establece que estas dos medidas de
dispersión se basan en los cuadrados de las desviaciones de los elementos con
relación a la media aritmética y podemos indicar que la varianza es la media
aritmética de la desviación es cuadráticas con relación a la media aritmética
general, mientras que la desviación estándar constituye la raíz cuadrada positiva
de la varianza.
44
• Mediana estadística
Es el punto medio del total de observaciones, luego de que han sido ordenados y
que deja al mismo número de observaciones por debajo de su valor, así como por
arriba de él. Para la determinación de la mediana, únicamente se recurre a la
determinación del valor medio, existen dos posibilidades, cuando el número de
observaciones es impar y cuando este número es par. En el primer caso la
ubicación del elemento central es directa escogiendo el elemento que ocupa la
posición (n+1)/2 (Salazar & Del Castillo, 2018).
45
4. Resultados
4.1. Selección sobre el tipo de residuo orgánico para la obtención de Biochar
Los residuos orgánicos más utilizado para la producción del Biochar son:
Zanahoria
La zanahoria es una raíz fusiforme de la familia Umbelíferas especie Daucus
carota L, como se observar en (anexo 9.10 tabla 24). Es un alimento muy saludable
de manera nutricional, tiene componente de origen importante de vitaminas y
minerales, y ha sido considerada como uno de los vegetales que presentan los
mayores contenidos de fibra dietética natural. Su color naranja se debe a la
presencia de carotenos (Hernández & Blanco, 2015).
En la siguiente tabla 2 se muestra la composición de la zanahoria, conformada
por elementos químicos y peso en g y mg.
Tabla 2. Composición de las zanahorias (100 g de porción comestible)
Moreiras, Carbajal, Cabrera & Cuadrado, 2014
El elemento que contiene más porcentaje en mg de la zanahoria es el K que
abarca 255 mg lo que indica que el producto está conformado en su mayoría por
potasio (K) luego el sodio (Na) con 77 mg posteriormente la porción más baja es el
zinc (Zn) que abarca 0,3 mg.
Elemento químico Por 100 g de porción comestible Ca 41 mg
Fe 0,7 mg
I 9 mg
Mg 13 mg
Zn 0,3 mg
Na 77 mg
K 255 mg
H2O 88,7 g
46
Cebolla colorada
La cebolla (Allium cepa L.), es un alimento del género Allium muy destacado
desde la antigüedad, se caracteriza por su olor fuerte, penetrante y permanente
como se observa en (anexo 9.10 tabla 25). Los bulbos de cebolla, comprende dos
grupos: las hortalizas (micronutrientes, fibra y compuestos bioactivos) y los
condimentos (compuestos aromáticos) (Vilte, Díaz, Vargas & Ramírez, 2017).
En la siguiente tabla 3 se muestra la composición de la cebolla, conformada por
elementos químicos y peso en g y mg que contienen cada elemento.
Tabla 3. Composición de la cebolla colorada (100g porción comestible)
Moreiras, Carbajal, Cabrera & Cuadrado, 2014
El elemento que contiene más porcentaje en mg de la cebolla colorada es el
potasio (K) que abarca 278 mg lo que nos indica que el producto está conformado
en su mayoría por potasio (K) luego el calcio (Ca) con 31 mg posteriormente la
porción más baja es el zinc (Zn) que abarca 0,1 mg.
Pimiento
El pimiento (Capsicum annum L.) como se observa en (anexo 9.10 tabla 26) es
una planta originaria de América del sur. Se considera una planta herbácea, de tallo
que se vuelve leñoso y requiere en algunos casos de tutores para su desarrollo y
Elemento químico Por 100 g de porción comestible Ca 31 mg
Fe 0,8 mg
I 20 mg
Mg 14 mg
Zn 0,1 mg
Na 6 mg
K 278 mg
H2O 92,2 g
47
producción, es una planta que exige muchos cuidados para el control de
enfermedades y plagas (Deker, 2011).
En la siguiente tabla 4 se muestra la composición del pimiento, conformada por
elementos químicos y peso en g y mg que contienen cada elemento.
Tabla 4. Composición del pimiento (100 g de porción comestible)
Moreiras, Carbajal, Cabrera & Cuadrado, 2014
El elemento que contiene más porcentaje en mg del pimiento es el K que abarca
210 mg lo que nos indica que el producto está conformado en su mayoría por
potasio (K) luego el calcio (Ca) con 12 mg posteriormente la porción más baja es el
zinc (Zn) que abarca 0,2 mg.
Lechuga
Es una planta herbácea de la familia Compositae; que es originario de las costas
del mediterráneo, se necesita de suelos donde se pueda filtrar el agua y que
también son ricos en fertilizantes orgánicos como se observa en (anexo 9.10 tabla
27). La lechuga se caracteriza por ser una hortaliza propia de climas moderadas,
que contiene componente nutritivo, pero es rica en agua, antioxidantes, vitaminas
y minerales, siendo uno de los vegetales a nivel mundial con mayor consumo en la
Elemento químico Por 100 g de porción comestible Ca 12 mg
Fe 0,5 mg
Mg 11 mg
Zn 0,2 mg
Na 2 mg
K 210 mg
H2O 94 g
48
poblacional, que tiene como característica principal frescura, digestibilidad y los
beneficios para la salud (Valdivia & Almanza, 2016).
En la siguiente tabla 5 se muestra la composición de la lechuga, conformada por
elementos químicos y peso en g y mg que contienen cada elemento.
Tabla 5. Composición de la lechuga (100 g de porción comestible)
Moreiras, Carbajal, Cabrera & Cuadrado, 2014
El elemento que contiene más porcentaje en mg de la lechuga es el K que
abarca 240 mg lo que nos indica que el producto está conformado en su mayoría
por potasio (K) luego el calcio (Ca) con 40 mg posteriormente la porción más baja
es el zinc (Zn) que abarca 0,3 mg.
Papa / Solanum tuberosum
Solanum tuberosum, de nombre común papa o patata, es una especie herbácea
perteneciente al género Solanum de la familia de las solanáceas, originaria de la
región que comprende el altiplano sur del Perú, como se observa (anexo 9.10 tabla
28). Su consumo fue creciendo, aunque al principio como planta forrajera y de jardín
por sus flores, luego se convirtió en uno de los principales alimentos del ser humano
(Gutierrez, 2016).
Elemento químico Por 100 g de porción comestible Ca 40 mg
Fe 0,6 mg
I 5 mg
Mg 12 mg
Zn 0,3 mg
Na 9 mg
K 240 mg
H2O 95,3 g
49
En la siguiente tabla 6 se muestra la composición de la papa, conformada por
elementos químicos y peso en g y mg que contienen cada elemento.
Tabla 6. Composición de la papa (100 g de porción comestible)
Muñoz, 2014
El elemento que contiene más porcentaje en mg de la papa es el K que abarca
255 mg lo que nos indica que el producto está conformado en su mayoría por
potasio (K) luego el sodio (Na) con 77 mg posteriormente la porción más baja es el
zinc (Zn) que abarca 0,3 mg.
Plátano Macho / Musa balbisiana
El plátano macho (Musa balbisiana), también denominado plátano macho, es
una planta tropical de la familia de las musáceas como se observa (anexo 9.10 tabla
29), es originario del Sureste Asiático, se le considera como el cuarto lugar entre
los cultivos más importantes. Es uno de los más importantes del mundo, ya que son
ampliamente consumidos por su sabor y valor nutritivo (Saldívar, 2017).
En la siguiente tabla 7 se muestra la composición del plátano, conformada por
elementos químicos y peso en g y mg que contienen cada elemento.
Elemento químico Por 100 g de porción comestible Ca 45 mg
Fe 6,07 mg
P 54 mg
Mg 30 mg
Zn 0,44 mg
Na 55 mg
K 407 mg
H2O 77 g
50
Tabla 7. Composición del plátano macho (100 g de porción comestible)
Álvarez, 2018
El elemento que contiene más porcentaje en mg del plátano es el K que abarca
318 mg lo que nos indica que el producto está conformado en su mayoría por
potasio (K) luego el magnesio (Mg) con 27 mg posteriormente la porción más baja
es el zinc (Zn) que abarca 0,15 mg.
Yuca / Manihot esculenta
La yuca con su nombre científico Manihot esculenta pertenece a la familia
Euphorbiaceae como se observa en (anexo 9.10 tabla 30). Su centro de origen
genético se encuentra en la Cuenca Amazónica. La yuca es uno de los cultivos más
adaptados a las condiciones climáticas ya que puede llegar a crecer en una variada
gama de condiciones tropicales: en los trópicos húmedos y cálidos de tierras bajas;
en los trópicos de altitud media y en los subtrópicos con inviernos fríos y lluvias de
verano, cabe mencionar que la raíz de yuca es utilizada para el consumo humano
y la alimentación animal (FAO, 2007).
En la siguiente tabla 8 se muestra la composición de la yuca, conformada por
elementos químicos y peso en g y mg que contienen cada elemento.
Elemento químico Por 100 g de porción comestible Ca 5 mg
Fe 0,26 mg
Mg 27 mg
Zn 0,15 mg
P 22 mg
K 318 mg
H2O 74,91 g
51
Tabla 8. Composición de la yuca (100 g de porción comestible)
Ospina & Ceballos, 2002
El elemento que contiene más porcentaje en mg de la yuca es el K que abarca
255 mg lo que nos indica que el producto está conformado en su mayoría por
potasio (K) luego el sodio (Na) con 77 mg posteriormente la porción más baja es el
zinc (Zn) que abarca 0,3 mg.
Cáscara de huevo
El huevo es un alimento de origen animal con grandes propiedades nutricionales
y culinarias. Se caracteriza por su alta densidad nutritiva, una excelente relación
calidad-precio y ser un ingrediente habitual en la alimentación humana. El huevo
forma parte del sistema de reproducción del ave y contiene todos los compuestos,
nutrientes (Gil, Barroeta y Garcés, 2016).
En la siguiente tabla 9 se muestra la composición de la cáscara de huevo
conformada por elementos químicos y peso en g y mg que contienen cada
elemento.
Elemento químico Por 100 g de porción comestible Ca 16 mg
Fe 0,3 mg
Mg 21 mg
Zn 0,3 mg
Na 14 mg
K 271 mg
H2O 88,7 g
52
Tabla 9. Composición del huevo (100 g de porción comestible)
Aburto, 2006
El elemento que contiene más porcentaje en mg de la cáscara de huevo es el
fósforo (P) que abarca 180 mg lo que nos indica que el producto está conformado
en su mayoría por fósforo luego el sodio (Na) con 121 mg posteriormente la porción
más baja es el zinc (Zn) que abarca 1,4 mg.
Tomate de árbol / Solanum betaceae
El tomate de árbol (Solanum betaceum), también conocido como tomate de palo,
tomate cimarrón, y contragallinazo, pertenece a la familia de las solanáceas como
se observa (anexo 9.10 tabla 31). Es una planta originaria de los Andes Peruanos,
dispersa en otros países de la región andina como Chile, Ecuador, Bolivia, Brasil y
Colombia. El tomate de árbol es una fruta muy versátil en cuanto a variedad de
preparaciones. Además de poseer un gran valor nutricional en la alimentación
(MAG, 2010).
En la siguiente tabla 10 se muestra la composición del tomate de árbol,
conformada por elementos químicos y peso en g y mg.
Elemento químico Cantidad por huevo mediano
(58 g/unidad) Ca 56 mg
Fe 2.10 mg
Mg 12 mg
P 180 mg
Na 121 mg
Zn 1.4 mg
H2O 74 g
53
Tabla 10. Composición del tomate de árbol
Rodriguez, 2007
El elemento que contiene más porcentaje en mg del tomate de árbol es el K que
abarca 36 mg lo que nos indica que el producto está conformado en su mayoría por
potasio (K) luego el magnesio (Mg) con 16 mg posteriormente la porción más baja
es el zinc (Zn) que abarca 0,2 mg. Esto hace que el biochar que se genera sea
buena calidad para la generación de huertos domésticos.
4.2. Análisis del uso del Biochar en los respectivos huertos domésticos de
la parroquia Pascuales
El biochar es un compuesto carbonado sólido, que fue elaborado por diversos
residuos orgánicos domésticos. El biochar tiene muy buenos beneficios para el
suelo y las plantas ayudando al medio ambiente como se lo menciona en la tabla
11 por varios autores.
Elemento químico Por 100 g de porción comestible Ca 6 mg
Fe 0,4 mg
Mg 16 mg
Zn 0,2 mg
Na 0,6 mg
K 36 mg
H2O 85,84 g
54
Tabla 11. Beneficios del biochar
Beneficio observado Autores que lo afirman
Mejora de la fertilidad de
algunos suelos
Verheijen y col. (2010)
Jeffery y col. (2011)
Kookana y col. (2011)
Biederman y Harpole, (2013)
Aumento de pH de suelos
ácidos Jeffery y col. (2011)
Aumento de disponibilidad de
nutrientes para plantas Major y col. (2010)
Incremento de la retención de
agua
Busscher y col. (2010)
Liu y col. (2012)
García, Rosas, Sánchez, Pascual & Hernández, 2014
Para evidenciar los beneficios que se obtiene a través del biochar se realizó un
pequeño huerto en donde se comparó una planta con biochar y sin biochar en
donde se obtuvo los siguientes resultados: al evaluar la planta con el producto
biochar se observó un mejor crecimiento además de que la humedad en el suelo
tuvo presente con mayor tiempo, así mismo el crecimiento de la aparición de las
primeras y terceras hojas trifoliadas fueron más rápidas que la planta común sin
biochar. Con la ayuda del biochar se puede reducir el uso excesivo de fertilizantes
en huertos o cultivos que son los causantes de alterar el ciclo natural del suelo,
además también cabe mencionar que la mayoría de los fertilizantes afecta
directamente al aire y esto va a depender de los componentes que tenga dicho
fertilizante, en los cultivos de grandes dimensiones se utiliza frecuentemente
fertilizantes que en su mayoría son para evitar plagas. Así mismo existen huertos
pequeños que realizan las personas en sus hogares que frecuentemente usan
55
fertilizantes para proteger sus plantaciones, las dosis para las plantas en macetas
se gradúan según el diámetro de las mismas, para riego de cada 10 a 15 días según
(Industria Sulfurica S.A, 2015), como se observa en la tabla 12.
Tabla 12. Dosificación de fertilizante y biochar Macetas Dosis de fertilizante Dosis de biochar
Macetas de 10 cm 50 gr de solución 40 gr de solución
Macetas de 12 cm 70 gr de solución 60 gr de solución
Macetas de 15 cm 150 gr de solución 100 gr de solución
Macetas de 20 cm 300 gr de solución 150 gr de solución
Macetas de 25 cm 500 gr de solución 300 gr de solución Industria Sulfurica S.A, 2015
Se procedió a un analisis del desarrollo de la planta de fréjol con biochar por
varios días, donde se ubicó en pequeñas macetas como se detalla en la siguiente
figura 1.
Figura 1. Etapas del desarrollo de la planta de fréjol con biochar
En la siguientes figura 1 y 2 se muestra el proceso de crecimiento de una planta
de fréjol que se le aplicó biochar, en los primeros dias se logró evidenciar que la
56
germinación de la misma fue 4 días mientras que en suelo sin la aplicación de
biochar fue de 6 días, la aparición de sus hojas primarias en la planta con biochar
fue después de 2 días a diferencia de la que no tenía el producto que fue de 4 días;
sin embargo, la aparicion de varias hojas trifoliadas en la planta con el producto
elaborado fue aproximadamente entre 5-7 días y en la planta sin biochar fue de 8-
10 días. Por lo qué se puede constatar que la adicción de biochar en los respectivos
huertos domésticos ayuda a una pronta germinación y con ello un acelerado
crecimiento a nuestros cultivos.
Figura 2. Etapa del desarrollo de la planta de fréjol sin biochar
4.3. Estimación de la reducción de emisiones de CH4 y N2O en el uso de
Biochar contra la lucha de la contaminación global
En la siguiente tabla 13 sobre las concentraciones anteriores y actuales indica
los valores que contiene el metano y del óxido nitroso.
57
Tabla 13. Concentraciones anteriores y actuales de los principales gases de efecto invernadero
Gas
Concentraciones preindustriales
(1750)
Concentraciones troposféricas
actuales
Potencial de calentamiento
global
CO2 277 ppm 382 ppm 1
CH4 600 ppmm 1728 ppmm 23
N2O 270 - 290 ppmm 318 ppmm 296
FAO, 2009
Los tres principales gases de efecto invernadero que se han producido durante
el transcurso del tiempo, el metano (CH4) que es el gas más importante, han
aumentado desde la era preindustrial 600 ppmm con 150% hasta la actualidad 1728
ppmm y con un poder de retención de calor 23 veces superior que el CO2, mientras
que el óxido nitroso (N2O) siendo un gas con pequeña concentración, 270-290
ppmm en la era preindustrial y en la actualidad con 318 ppmm, mayor potencial de
retención de calor 296 veces superior que el CO2.
En la tabla 14 se muestra los valores dado por la cantidad de residuos orgánicos
recolectados y separados por los habitantes de la parroquia pascuales.
Tabla 14. Estimación de cantidades de los residuos orgánicos generados a nivel nacional y población asignada (Pascuales)
Residuos orgánico Ecuador
(%)
Total de residuos orgánicos (Hab.
del estudio)
Reducción de CH4 y N2O (%)
Cantidad
residuos
orgánicos
55.65 % 0,2 kg 0,002%
Melgar & Vallejo, 2021
La anterior tabla 14 indica la estimación de CH4 y N2O que se dieron a través de
las personas del estudio asignados, para esto se muestra la cantidad total de
58
residuos orgánicos de 0,2 kg por los habitantes del estudio, con este valor se realizó
la estimación de una reducción de estos gases de efecto invernadero por los
habitantes de la comunidad siendo 0,002% de los 55,65% a nivel nacional para los
residuos orgánicos, para la parroquia Pascuales con una población de 74.932
habitantes siguiendo el proceso de recolección de los residuos, se estaría
estimando una reducción del 7.49% al diario, siendo un gran aporte al ambiente,
así se evita gran cantidad de generación de residuos orgánicos en los rellenos
sanitarios, que es la causa de producir metano a la atmósfera, por otra parte con el
uso del biochar en grandes cultivos se evita el uso de fertilizantes que es una de
las principales causa de producir óxido nitroso.
4.4. Realización de una prueba piloto de pirólisis a pequeña escala para la
evaluación de las características del Biochar producido
4.4.1. Estudio de generación per cápita de residuos sólidos orgánicos por
habitantes
A continuación, se evidencia a través de una tabla la recolección diaria de los
residuos domésticos a cada uno de los beneficiarios, además se presenta el cálculo
estadístico total de kg/hab/día para la producción de biochar.
59
Tabla 15. Recolección de residuos orgánicos a los beneficiarios Área de estudio: Pascuales Sector. Domiciliar: Urbano
PESO EN KILOS
MUESTRA No.
FAMILIA HAB.
LUNES
MARTES
MIÉRCOLES
JUEVES
VIERNES
SÁBADO
PROMEDIO
PROMEDIO
8-mar
9-mar 10-mar 11-mar
12-mar
13-mar
Kg/día Kg/hab
*día
1 Familia Arreaga
Contreras 4 0,02 0,025 0,035 0,042 - 0,048 0,034 0,009
2 Familia Moreno
Garces 4
0,025
0,037 0,034 - 0,035 0,05 0,036 0,009
3 Familia Rojas
Ayala 3
0,015
0,02 0,02 0,018 0,025 - 0,020 0,007
4 Familia Sánchez
Maquilón 4
0,037
0,05 0,04 0,056 0,043 0,058 0,047 0,012
5 Familia Lozano
Olivo 5
0,062
0,07 0,062 0,073 0,065 0,078 0,068 0,014
Habitantes por
familia 20 0,15
9 0,202 0,191 0,189 0,168 0,234
Melgar & Vallejo, 2021
En la tabla 15 indica los consumos de residuos orgánicos secos que
posteriormente fueron pesados en kg, en la que se observan las familias
beneficiarias de la parroquia Pascuales con un total de 20 beneficiarios, junto a ello
está la cantidad de residuos generados por días (lunes, martes, miércoles, jueves,
viernes, sábado) del mes de marzo, la suma total de los kg por familia, promedio
de kg/día y los kg/hab/día de los residuos orgánicos domésticos seco. La suma total
de los residuos orgánicos secos es de 1,143 kg estimados a la semana por los 20
beneficiario que por lo general es el mismo peso del biochar siendo así que una
familia genera un promedio al diario 0,041 kg y que a gramos seria 41 g y a la
semana 287 g, a diferencia de los fertilizantes como se puede observar en la tabla
12 que usa una cierta dosis de g para aplicar en los maceteros de diferentes
tamaños mostrando que el biochar al diario genera más cantidad que al comprar y
utilizar fertilizantes que sean tóxicos para el suelo y las plantas.
En la presente tabla 16 podemos observar el cálculo de medida de tendencia
central (desviación estándar, moda, mediana y media) en base a los datos
60
obtenidos a la recolección de residuos orgánicos que se realizó a los pobladores
de la parroquia.
Tabla 16. Cálculos estadísticos Medida de tendencia central
Desviación Estándar 0,003
Moda
0,009
Mediana 0,009
Promedio 0,010 Kg/hab*día Melgar & Vallejo, 2021
En la tabla muestra el respectivo cálculo estadístico obtenido a través de los
beneficiarios que tuvo como resultado total en el promedio 0,010, desviación
estándar de 0,003, moda 0,009 y la mediana 0,009 kg/hab*día.
4.4.2. Parámetros del Biochar mediante los residuos orgánicos
domésticos
Los resultados se muestran en la siguiente tabla 17 con la ayuda de un
laboratorio se analizaron los respectivos parámetros físico-químico del biochar
mediante los residuos orgánicos domésticos.
Tabla 17. Resultados de los muestreos del biochar en el laboratorio
pH Densidad Capacidad de retención de
agua Humedad
Resultados 12
alcalino 0.445g/cm3
6ml agua
retenida 53.88 %
Vallejo & Melgar, (2021)
Se presentan en la tabla 17, los resultados de pH donde se obtuvo una escala
de 12 considerado alcalino siendo fuerte mientras que la densidad fue de
0,445g/cm3, así mismo se presentó una capacidad de retención de agua de 6 ml de
agua retenida y por último la humedad dio como resultado 53,88%.
61
4.5. Proponer un diseño para la producción de Biochar a partir de residuos
orgánicos domésticos
En este objetivo se realizó un diseño para la producción de biochar por el cual
se siguió una serie de procesos.
Para llevar a cabo la producción de biochar como se puede observar en (anexo
9.7 figura 13), se procedió a la realización de un conjunto de pasos, primero empezó
con la recolección de los residuos sólidos a cada una de las familias beneficiarias,
siendo cortados y luego secado que posteriormente fue llevado al proceso llamado
pirólisis que se utilizó una estufa como horno y una olla como recipiente que tuvo
una capacidad de 6 kg, donde se aplicó una temperatura aproximada de 200°C
durante 30 minutos, cabe mencionar que la tapa de recipiente tuvo pequeños
orificios que permitió emanar los gases que se generaba en el proceso de pirólisis
ya que era de vital importancia que en este proceso exista la presencia de oxígeno,
después de la finalización de pirólisis se obtuvo el material sólido en pequeños
fragmentos como se observa en (anexo 9.9 figura 19), luego estos fueron triturados
para lograr así la obtención del biochar a pequeña escala como podemos visualizar
el (anexo 9.9 figura 20) sobre biochar producido, generado en base a los residuos
orgánicos domésticos, mostrando una consistencias de textura homogénea, color
negro apto para ser utilizado en los respectivos huertos.
62
5. Discusión
La selección del residuo es de gran importancia, debido a que mientras más
nutriente presente en sus cáscaras, traerá mejor aportación al producto, ya que
para la selección del residuo, se tomó en cuenta la características para la debida
separación de estos desechos y así lograr producir un biochar de buena calidad,
en la que se evita que estos residuos sean llevados a botaderos o rellenos
sanitarios y de estos aprovechar los residuos que sean reutilizables como los
residuos orgánicos, evitando daños al ambiente, según los autores Brown y Brown,
(2003) afirma que dependiendo de su composición química de los alimentos, ya
sea en base a proteínas, vitamina, nutrientes, lípidos, y azúcares como: celulosa,
hemicelulosa, y lignina (fibra), lo que ayudará a determinan las propiedades y
calidad del Biochar, en la que se encuentra la biomasa.
De la misma manera en el segundo objetivo, establece los beneficios del biochar
que conlleva buenas condiciones al suelo como: ayudando a regular la acidez, la
fertilidad y la retención de agua mientras que a la planta le da nutrientes y un mejor
crecimiento, según el estudio de Mohammed, Pérez, Sid, Requena, & Candela,
(2004) indicó que este abono mejora la estructura del suelo, aporta nutrientes de
una forma equilibrada y a la vez ahorramos dinero en fertilizantes químicos y
reciclamos dichos residuos que es de gran importancia conocer que la reutilización
de los distintos residuos vegetales produce diferentes propiedades en el Biochar,
de tal manera que se produce una utilización efectiva de los recursos disponibles y
así se evita el uso de fertilizantes artificiales que degradan el suelo.
Para el estudio del objetivo de la estimación de la redución de emisiones de
metano y óxido nitroso en el uso del biochar contra el cambio climático, tanto el
metano (CH4) como el óxido nitroso (N2O) se estimó que los residuos orgánicos
63
reutilizados para el estudio tuvieron una reducción del 0,002% y para los habitantes
de la parroquia fue de 7,49%, siendo así un gran aporte para la ciudad de Guayaquil
que ayudaría a evitar los GEI que son dados a través de botaderos o rellenos
sanitarios y para el uso excesivo de los fertilizantes. Según Intergovernmental Panel
on Climate Change IPCC, (2007) son importantes gases de efecto invernadero
(GEI) ya que sus potenciales de calentamiento global (GWP) son 25 y 298 veces
más altos que los del dióxido de carbono (CO2). Por lo tanto, existe una necesidad
urgente de reducir las emisiones de CH4 y N2O a nivel mundial IPCC, (2007). En
2005, ~10-12% de CH4 y N2O las emisiones provienen de suelos agrícolas,
destacando a estos últimos como una fuente importante de emisiones de GEI según
Smith, y otros, (2008). Además de las emisiones de los gases de efecto invernadero
para prevenir más estos compuestos, es evitar la descomposición de las entradas
de biomasa y las emisiones de gases de efecto invernadero al suelo, también se
reducen mediante la enmienda de biocarbón a los suelos según (Woolf, Amonette,
Street-Perrott, Lehmann y Joseph, 2010).
Para el objetivo de los parámetros del biochar en el que se midieron en el
laboratorio, está el pH que fue, fuertemente alcalino, según Cuenca (2019) el
biochar tiende a ser alcalino y puede ser utilizado para reducir la acidez del suelo,
que mantiene la adición del biochar al suelo que favorece al aumento del pH. Otros
autores como Trujillo, Valencia, Alegría, Césare y Alejandrina (2019) indica que la
mayoría de los biochar producidos a pirólisis lenta puede ir de 7,5 a 10,5, es decir
de medianamente alcalinos a fuertemente alcalinos a altas temperaturas, por lo que
este resultado está apto para los suelos ya que le da grandes beneficios. Por lo
consiguiente en el parámetro de la densidad se dio como resultado 0.445 g/cm3
mientras en otros estudios Escalante et al. (2016) el biochar presenta muy baja
64
densidad aparente, entre 0.30 a 0.43 g cm-3 como es el caso de biocarbones de
diferentes tipos de madera producidos en diferentes tipos de hornos, por lo que
varía en sus condiciones. La humedad generó un resultado de 53.88% según
Guerra (2015) el biochar presenta un bajo contenido de humedad, inferior al 10%,
con respecto a su materia prima originaria por lo que el contenido de humedad del
biochar depende de su manejo y de las condiciones de su almacenamiento y
transporte, así también como lo menciona Trujillo (2017) que dependerá del
incremento de la temperatura en el proceso de la pirólisis. Mientras que en la
capacidad de retención de agua nos dio como resultado 6 ml de agua retenida
durante 20 minutos, según Escalante et al. (2016) en ocasiones las partículas de
biocarbón que son muy pequeñas pueden bloquear parcial o totalmente la
porosidad del suelo con la consecuente alteración de su estructura y la disminución
de infiltración de agua, las mejoras del suelo atribuidas a la adición de biocarbón
incluye también el incremento en la retención de humedad, y la permeabilidad del
aire.
El último objetivo se centra en el diseño del sistema de pirólisis para la
producción biochar donde se establecen los principios fundamentales de los
reactores, así como también de conocimientos de transferencia de calor,
termodinámica, resistencia de materiales y el diseño de los materiales utilizados,
los residuos orgánicos domésticos utilizados en el horno reactor “olla” en el proceso
de pirolisis artesanal, sin embargo el estudio de los autores Bermeo & Cordoba,
(2014) afirma que es de gran importancia saber que este sistema se basa en el
calentamiento de la materia prima a pirolizar a través de una recámara, que por lo
general son cilíndricas y de metal, teniendo como principio la transferencia de calor
por parte de un agente externo para producir el subproducto deseado ya sea
65
biocarbón, biogás o bioaceite. Cabe mencionar que, para el diseño del sistema de
pirólisis, inicialmente se establecieron las variables de mayor influencia para su
configuración; las cuales correspondieron a temperatura, presión y cantidad de
material a degradar (masa-volumen), considerándolas como las condicionantes
principales que rigen el proceso de degradación y activación al interior del reactor
(Hernandez y Guerra, 2020).
66
6. Conclusión
La selección de los residuos orgánicos determinó las propiedades y el beneficio
que tiene el biochar realizado mediante la cual tiene como fin aplicarlos a huertos
o cultivos agrícolas, ayudando a mejorar el crecimiento de la planta, la estructura,
fertilidad y a darle una mejor permeabilidad hídrica al suelo. La implementación de
crear biochar de residuos orgánicos domésticos es muy práctico y beneficioso para
el ambiente.
Los residuos orgánicos seleccionados para la elaboración del biochar
favorecieron mucho al producto por la contención de sus propiedades químicas ya
que en su mayoría tuvo altos contenidos de calcio, magnesio y potasio.
En el análisis del biochar, muestra buenos beneficios que dieron ventajas desde
su textura, porosidad, color y la forma del crecimiento de la planta y la característica
del suelo teniendo un buen rendimiento en mantener la retención del agua por
varios días.
Una de las funcionalidades del biochar es evitar la acumulación de residuos
orgánicos reduciendo lo más posible en los rellenos sanitarios o botaderos y el uso
de fertilizantes que son los causantes de generar estos gases como el metano y el
óxido nitroso que en muchas ocasiones suelen emanar en grandes cantidades.
La elaboración del biochar a través de pirólisis desarrollada de manera casera
ayudó a tener un proceso fácil, útil y beneficioso que resultó tener buenas
propiedades física-químicas para el suelo, reduciendo la acidez, mantiene la
humedad, retener mucho tiempo el agua y un nivel denso para el suelo
contribuyendo el crecimiento de la planta.
El diseño para la obtención de biochar fue un proceso factible permitiendo
ayudar a reducir, reciclar y reutilizar estos restos orgánicos, comprometiendo a
67
contribuir más con el medio ambiente. Permitiendo obtener gran cantidad del
producto “biochar”, por medio de los habitantes siendo favorable para su uso en
plantaciones reduciendo el uso de los fertilizantes desde pequeñas a grandes
producciones, por ellos también los fertilizantes suelen tener costos altos y ser más
riesgoso para el ambiente, tomando en cuenta que el uso de biochar a bases de
residuos orgánicos domésticos es más accesible, práctico, amigable para el
ambiente y de gran proporción.
68
7. Recomendación
Elegir los residuos orgánicos dependiendo de su propiedad y textura para el
producto sea de buena calidad y su proceso de secado sea más rápido.
Realizar huertos en pequeños maceteros aplicando primero tierra común y luego
agregar una cantidad pequeña de biochar.
Es necesario utilizar más biochar en grandes cultivos que otros componentes ya
que ayuda mucho al ambiente siendo también un secuestrador de CO2.
Las poblaciones sepan más del producto del biochar por medio de residuos
orgánicos para que ponga en práctica en sus hogares evitando malos olores y la
presencia de vectores en sus depósitos de basura.
Mantener una adecuada separación de los residuos en los hogares con su
respectiva clasificación y de esto aprovechar los residuos orgánicos domésticos,
que posteriormente son transportado por medio de la recolección de basuras en la
cual estos transportes deben tener una separación para que estos sean llevados a
una distribuidora que se encargará de pirolizar estos residuos que luego se lo
transforma en biochar siendo un producto de venta, así se contribuye a evitar que
rellenos sanitarios o botaderos que afecte al medio ambiente. Por ende, el biochar
a base de residuos orgánicos contribuye al ambiente y sería muy factible en la parte
económica como un producto de calidad para el suelo y en la parte agrícola.
69
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9. Anexo
9.1. Sistema de tratamiento de pirólisis
Figura 3. Proceso de pirólisis (Urien, 2013)
Tabla 18. Tipos de Pirólisis en función del tiempo de residencia, la velocidad de calentamiento y temperatura y los productos obtenidos de interés en cada una de ellos.
Urien, 2013
Proceso Tiempo De
Residencia
Velocidad De
Calentamiento
Temperatura
(ºC) Productos
carbonización Días Muy lenta 400 Bio-char
convencional 5-30 min Lenta 600 Gas, líquido y
biochar
Rápida 0,5-5 SEG Muy rápida 650 Bioaceites
flash (líquidos) < 1 seg Rápida < 650 Bioaceites
flash (gas) < 1 seg Rápida < 650 Químicos y gas
ultrarrápida < 0,5 seg Muy rápida 1000 Químicos y gas
Vacío 2-30 seg Media 400 Bioaceites
hidropirólisis < 10 seg Rápida < 500 Bioaceites
metanopirólisis < 10 seg Rápida > 700 Químicos
82
Tabla 19. Comparación de rendimientos (expresados en % peso/peso) de las fracciones obtenidas (líquidos, char y gas) en función del tipo de proceso termoquímico
Proceso Rendimientos (%)
Líquidos Biochar Gas
Pirólisis rápida
Pirólisis convencional
Carbonización
Gasificación
75
50
30
5
12
20
35
10
13
30
35
85
Urien, 2013
Tabla 20. Tipos de pirólisis y rendimientos típicos de productos
García, Rosas, Sánchez, Pascual , & Hernández, 2014
Tipo de pirólisis
Condiciones Tratamiento Líquido Sólido Gas
Lenta Tiempo
Temperatura
carbono
Humedad
5-30 min
400 a 500°C
50%
1-15%
30% 35% 35%
Moderada Tiempo
Temperatura
carbono
Humedad
10-20 seg
400 a 500°C
50%
1-15%
50% 20% 30%
Rápida Tiempo
Temperatura
carbono
Humedad
1 seg
400 a 500°C
50%
1-15%
75% 12% 13%
83
Tabla 21. Comparación de rendimientos (expresados en % peso/peso) de las fracciones obtenidas (líquidos, biochar y gas) en función del tipo de proceso termoquímico
PROCESO RENDIMIENTOS (%)
BIOCHAR RESIDUOS
Pirólisis rápida 12 Residuos Orgánico
doméstico Pirólisis
convencional
20
Carbonización 35
Gasificación 10
Urien, 2013
9.2. Proceso de Biochar
Figura 4. Proceso de biochar Urien, 2013
84
9.3. Limitación del estudio
Figura 6. Mapa de la Parroquia Pascuales, Guayaquil. Google Earth, 2021
Figura 5. Resumen de los principales efectos del biochar sobre las características del suelo Quesada, 2014
85
Tabla 22. Coordenadas de la parroquia Pascuales
Puntos Coordenadas
x y 1 20404 795632
2 20353 795532
3 20407 795529
4 20419 795520
5 20426 795518
6 20443 795531
7 20443 795552
8 20446 795614
9 20404 795632
Google Earth Pro, 2021
9.4. Anexo de recursos del estudio
Tabla 23. Recursos de materiales e insumos y económicos
Vallejo y Melgar, (2021)
Recurso materiales e insumos Recurso económico
Impresiones
Laptops
Internet
Datos científicos
Energía eléctrica
Recipiente
Tiras de pH
Crisol de porcelana
Balanza
Estufa
$5
$300
$40
$0
$28
$3,00
$0
$0
$0
$0
86
9.5. Anexo de los parámetros del biochar
Figura 7. Análisis para el cálculo de retención de agua y humedad
Figura 8. Procedimiento para conocer el pH
87
9.6. Anexos del desarrollo de la planta con el producto biochar
Figura 9. Siembra del fréjol
Figura 10. Aparición de las primeras hojas de la planta
Figura 11. Crecimiento de la planta
88
Figura 12. Aparición de las hojas primarias secundarias y terciarias de la planta
9.7. Anexos del diseño para la producción de biochar
Figura 13. Diseño para la producción de biochar a partir de residuos orgánicos
89
9.8. Anexos de la recolección y peso de los residuos por medio de
los beneficiarios
Figura 14. Recolección de residuos
Figura 15. Entrega de bolsas de colores para la recolección de los residuos
90
Figura 16. Pesado de los residuos domiciliarios
9.9. Anexo de la elaboración de biochar a pequeña escala
Figura 17. Proceso de pirólisis
Figura 18. Obtención del biochar
91
Figura 19. Biochar sólido en partículas grandes
Figura 20. Biochar sólido en partículas finas
Figura 21. Residuos secos
92
Figura 22. Aplicación del biochar en las plantas
9.10. Anexos de la selección del tipo de residuo orgánico para la
obtención de Biochar
Tabla 24.Taxonomía de la zanahoria Clasificación Nombre
Nombre científico: Daucus carota L.
Reino: Vegetal
Clase: Angioespermae
Orden: Umbeliflorae
Familia: Umbeliferae
Género: Daucus
Especie: Carota
Cuaran Rosero, 2009
93
Tabla 25.Taxonomía de la cebolla colorada Clasificación Nombre
Nombre científico: Allium cepa L.
Nombre común Cebolla de bulbo, cebolla colorada,
cebolla paitéñia, etc
Reino: Plantae
División Magnoliophyta
Clase: Monocotiledóneas
Orden: Liliales
Familia: Liliaceae
Género: Alluin
Especie: Cepa Mera Mera, 2014
Tabla 26.Taxonomía del pimiento
Clasificación Nombre Nombre científico: Capsicum annum L.
Reino: Vegetal
División Magnoliophyta
Clase: Asteridae
Orden: Solanales
Familia: Solanaceae
Género: Capsicum
Especie: annuum
Deker Cerruffo, 2011
94
Tabla 27. Taxonomía de la lechuga Clasificación Nombre
División Magnoliophyta
Clase: Magnoliopsida
Orden: Asterales
Familia: Asteraceae
Subfamilia Cichorioideae
Tribu: Lactuceae
Género: Lactuca
Especie: Lactuca sativa L. Saavedra Del R, y otros, 2017
Tabla 28.Taxonomía de la papa Clasificación Nombre
Nombre científico: Solanum tuberosum
Reino: Vegetal
Clase: Angiospermas
Orden: Tubbiflorae
Familia: Solanaceae
Género: Solanum
Especie: Solanum tuberosum Zhio TM, 2011
95
Tabla 29.Taxonomía del plátano macho Clasificación Nombre
Nombre científico: Musa balbisiana
Reino: Plantae
Clase: Liliopsida
Orden: Zingiberales
Familia: Musaceae
Género: Musa
Especie: Paradisiaca Álvarez, 2018
Tabla 30.Taxonomía de la yuca
Clasificación Nombre Nombre científico: Manihot esculenta
Reino: Vegetal
Clase: Dicotiledoneae
Orden: Malpighiales
Familia: Euphorbiaceae
Género: manihot
Especie: Manihot esculenta Ospina & Ceballos, 2002
96
Tabla 31. Taxonomía del tomate de árbol Clasificación Nombre
Nombre científico: Solanum betaceum
Reino: Vegetal
Clase: Dicotiledónea
Orden: Tubiflorales
Familia: Solanácea
Género: Solanum
Especie: Betaceum Rodriguez, 2007
97