Biocombustible sólido: Cynara cardunculus L. como materia prima para gasificación

ARAUJO, FRANCO; MANCINI, MICAELA; CIUDAD, MAURO; SPIROLAZZI, ANDRÉS; CRAVERO, VANINA

Casilda - Zavalla

Jornada; 1. II Reunión Transdisciplinaria en CIENCIAS AGROPECUARIAS 2017. XVIII Jornadas de Divulgación Técnico-Científicas. Facultad de Ciencias Veterinarias. V Jornada Latinoamericana III Jornadas de Ciencia y Tecnología.; 2017

Facultad de Ciencias Agrarias y Facultad de Veterinaria- UNR

El uso de cultivos energéticos para la coproducción de biocombustibles, es una forma prometedora de reducir las emisiones netas de CO2 a la atmósfera, obteniendo bioenergías y rentabilidad en el proceso. Los costos de la producción de biocombustibles a partir de cultivos energéticos pueden reducirse utilizando los residuos de cosecha en la producción de calor y energía eléctrica. Cynara cardunculus (cardo) es un cultivo perenne, rústico, capaz de mantenerse en producción durante 8-10 años con un rendimiento de biomasa aérea total de 15-20 tn/ha/año, de la cual el 10 % es semilla y el resto, material lignocelulósico. Investigaciones previas permitieron determinar que la calidad del aceite obtenido a partir de las semillas de cardo es similar al de soja y que el mismo se puede utilizar para la producción de biodiesel. Sin embargo, el rendimiento por hectárea de aceite de cardo es inferior al de la soja, por lo que el estudio de distintas aplicaciones sobre el material lignocelulósico es fundamental para la determinación de la rentabilidad del cultivo. El objetivo principal del presente trabajo fue determinar los parámetros primarios de gasificación a partir de la biomasa de distintas accesiones de cardo y evaluar el potencial que presenta este material como biocombustible sólido.Como material vegetal se utilizaron de 12 accesiones (seis de cardo cultivado (CCA) y seis de cardo silvestre (CCS)), perteneciente a la colección de germoplasma de la Facultad de Ciencias Agrarias (UNR). Al final de ciclo del cultivo y luego de haber cosechado todos los capítulos, la biomasa lignocelulósica fue cortada al ras del suelo y secada en estufa a 60 °C hasta peso constante, registrando el peso seco de cinco plantas por accesión. Los valores de poder calorífico (HV) se obtuvieron midiendo la producción de calor en una bomba calorimétrica adiabática. Los porcentajes de ceniza, extracto etéreo (EE) y SiO2 fueron determinados según protocolos AOAC (1990). La caracterización físico-química se realizó por triplicado para cada accesión. Finalmente, muestras aleatorias de 100 g de cada una de las variedades botánicas (CCA y CCS) fueron cortadas en trozos de 5 cm aproximadamente y enviadas al Instituto Nacional de Tecnología Industrial (INTI) de San Miguel de Tucumán donde se encuentra la planta demostrativa de gasificación. Sobre este material se determinó; densidad aparente según lineamiento Norma UNE-EN 15103 y test de fusibilidad de cenizas (Norma ASTM D-1857). La normalidad de los datos fue evaluada mediante el test de Shapiro y Wilk y la homogeneidad de la varianza fue analizada según el test de Barllet. Los datos fueron sometidos a un análisis de la varianza (ANOVA) y los valores medios fueron separados según el test de Duncan. Se encontraron diferencias significativas entre las accesiones evaluadas y entre las variedades botánicas para la cantidad de materia seca (MS) (Tabla 1). Lumbier y Zavalla (CCA) mostraron la mayor producción de MS (853 y 948 g/planta respectivamente). Las accesiones de cardo cultivado presentaron el doble de producción de materia seca en comparación con las accesiones silvestres. Si consideramos un sistema de producción extensiva (15000 plantas ha-1) la producción total de materia seca sería cercana a las 11.5 +/- 5,5 tn ha-1. En la caracterización química del material lignocelulósico (Tabla1) los % EE variaron de 0,29-3,00 %, donde cada extremo estuvo representado por Zavalla (CCA) y Uruguay Centro (CCS), respectivamente. Los %SiO2 estuvieron entre 1,52-1,64% para Pergamino (CCS) y Uruguay Frontera (CCS), respectivamente. Estos resultados están dentro del rango esperado para cultivos herbáceos (0,5-15%) y es menor al valor medio informado para cardo por Aho y col. (2008) (2,5%). Estas diferencias pueden deberse a la composición del suelo en cual fue implantado el cultivo en cada uno de los trabajos. Sólo se observaron diferencias significativas entre las variedades botánicas para el contenido de ceniza, 7,48 y 6,49% para CCA y CCS, respectivamente (Tabla 1) Estos resultados están en concordancia con los presentados por Mantineo y col. (2009) quienes reportaron valores entre 5,00 y 8,20 %). El contenido de cenizas de la materia prima a gasificar no debería superar el 5 %, debido a que por encima de este valor aumenta la probabilidad de atascamientos en los sistemas de gasificación. Estos porcentajes podrían ser reducidos, aumentando la precaución de contaminación del material al momento de cosecha o separando tallos de hojas, debido a que el porcentaje de cenizas en ambas fracciones varía considerablemente (hojas = 12%; tallos = 4%). Para HV las accesiones evaluadas mostraron valores entre 16,99 MJ/kg (Ruta 9) y 18,16 MJ/kg (Pergamino). Estos valores concuerdan con los informamos por otros autores como Cajarville y col.(1999) y Aho y col. (2008).los cuales fueron de 16,24 MJ/kg y 15-18 Mj/kg, respectivamente Tabla1 Caracterización de la biomasa aérea de cardoAccesionesMS (g)EE (%)Cenizas (%)SiO2 (%)HV (MJ/Kg CCA658.52*1.827.48*1.6017.45Lumbier853.00d1.81bc8.20ef1.60a17.11cCereseto702.67bcd2.25cd6.96cd1.63a17.70iZavalla948.00d0.59a5.08a1.55a17.61hBlanco Peralta674.33cd1.73bc9.23g1.58a17.07bA-41650.33cd1.93bc8.36f1.61a17.57gBlanco Lleno Mejorado775.00cd2.60cd7.02d1.62a17.70jCCS317.352.146.491.5817.70Pergamino414.20abcd1.82bc6.77cd1.52a18.16lRuta 9302.25ab1.17ab5.62ab1.48a16.99aCampi244.40a2.00bc6.09bc1.60a17.90kUruguay Centro379.20abcd3.00d7.38de1.61a17.19dUruguay Frontera339.40abc2.70cd7.39de1.64a17.45fLos valores en negrita corresponden al promedio de las variedades botánicas. Los valores seguidos por la misma letra en la misma columna no presentan diferencias significativas (p