Evaluación termogravimétrica y calorimétrica de pellets obtenidos a partir de la biomasa de Coffea arabica L.
Introducción: El artículo es producto de la investigación titulada Análisis dendroenergético de biomasa agrícola y forestal desarrollada por la Universidad América, en conjunto con la Fundación Universitaria Minuto de Dios y Politécnico Grancolombiano en el año 2024. Problema: Colombia es uno de los mayores productores de café, sin embargo, su biomasa además del fruto es poco utilizada, por lo que es una excelente fuente de biomasa.
Objetivo: En este contexto se realizó un análisis dendroenergético de pellet de biomasa de Coffea arabica L. evaluando cinco factores: % humedad, % de cenizas, volátiles, termogravimetría y poder calorífico.
Metodología: El poder calorífico se evaluó mediante un Calorímetro CAL3K, Analizador termogravimétrico TGA 8000, el porcentaje de humedad se determinó mediante una Balanza de humedad RADWAG (±0.0001 g), y el porcentaje de ceniza y volátiles mediante una balanza analítica RADWAG (±0.0001 g).
Resultados: En todos los casos, se obtuvieron resultados energéticos interesantes, pero el carbón es una de las mejores opciones por su gran poder calorífico, su bajo contenido de volátiles y buen comportamiento frente a la humedad. Así, la biomasa de Coffea arabica L es una potencial materia prima para el desarrollo de biocombustibles densificados de alto poder calorífico.
Conclusión: La gran disponibilidad de este tipo de biomasa en Colombia, junto con el alto poder calorífico tanto de la madera como del carbón de pirolisis hacen de esta biomasa un material idóneo para tal fin.
Originalidad: Se reportan datos de dendroenergéticos de biomasa de Coffea arabica L. en condiciones específicas.
Limitaciones: Se realiza el análisis dendroenergético de una sola variedad de café.
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[1] G. Bahamón, “Informe del Gerente,” Bogotá, Dec. 2024. Accessed: Mar. 24, 2025. [Online]. Available: https://federaciondecafeteros.org/app/uploads/2024/12/IG-2024-93-CNC_Digital.pdf
[2] A. Miguel and M. Berrocal, “Evite pérdidas económicas al renovar por zoqueo: Resiembre los sitios perdidos,” Avances técnicos CENICAFE, pp. 1–4, Aug. 2010. doi: https://doi.org/10.38141/10779/0398
[3] A. J. Ragauskas et al., “The path forward for biofuels and biomaterials,” Science, vol. 311, no. 5760, pp. 484–489, Jan. 2006. doi: https://doi.org/10.1126/science.1114736 DOI: https://doi.org/10.1126/science.1114736
[4] K. T. Malladi and T. Sowlati, “Impact of carbon pricing policies on the cost and emission of the biomass supply chain: Optimization models and a case study,” Applied Energy, vol. 267, pp. 1–19, Jun. 2020. doi: https://doi.org/10.1016/j.apenergy.2020.115069 DOI: https://doi.org/10.1016/j.apenergy.2020.115069
[5] L. Duncanson et al., “Biomass estimation from simulated GEDI, ICESat-2 and NISAR across environmental gradients in Sonoma County, California,” Remote Sensing of Environment, vol. 242, pp. 1–16, Jun. 2020. doi: https://doi.org/10.1016/j.rse.2020.111779 DOI: https://doi.org/10.1016/j.rse.2020.111779
[6] M. Kashanian, M. S. Pishvaee, and H. Sahebi, “Sustainable biomass portfolio sourcing plan using multi-stage stochastic programming,” Energy, vol. 204, pp. 1–14, Aug. 2020. doi: https://doi.org/10.1016/j.energy.2020.117923 DOI: https://doi.org/10.1016/j.energy.2020.117923
[7] L. Wu et al., “The composition, energy, and carbon stability characteristics of biochars derived from thermo-conversion of biomass in air-limitation, CO₂, and N₂ at different temperatures,” Waste Management, vol. 141, pp. 136–146, Mar. 2022. doi: https://doi.org/10.1016/j.wasman.2022.01.038 DOI: https://doi.org/10.1016/j.wasman.2022.01.038
[8] K. Difs, E. Wetterlund, L. Trygg, and M. Söderström, “Biomass gasification opportunities in a district heating system,” Biomass and Bioenergy, vol. 34, no. 5, pp. 637–651, May 2010. doi: https://doi.org/10.1016/j.biombioe.2010.01.007 DOI: https://doi.org/10.1016/j.biombioe.2010.01.007
[9] S. Zhang, M. Asadullah, L. Dong, H. L. Tay, and C. Z. Li, “An advanced biomass gasification technology with integrated catalytic hot gas cleaning. Part II: Tar reforming using char as a catalyst or as a catalyst support,” Fuel, vol. 112, pp. 646–653, Oct. 2013. doi: https://doi.org/10.1016/j.fuel.2013.03.015 DOI: https://doi.org/10.1016/j.fuel.2013.03.015
[10] J. Schneider, C. Grube, A. Herrmann, and S. Rönsch, “Atmospheric entrained-flow gasification of biomass and lignite for decentralized applications,” Fuel Processing Technology, vol. 152, pp. 72–82, Nov. 2016. doi: https://doi.org/10.1016/j.fuproc.2016.05.047 DOI: https://doi.org/10.1016/j.fuproc.2016.05.047
[11] C. Serrano, E. Monedero, M. Lapuerta, and H. Portero, “Effect of moisture content, particle size and pine addition on quality parameters of barley straw pellets,” Fuel Processing Technology, vol. 92, no. 3, pp. 699–706, Mar. 2011. doi: https://doi.org/10.1016/j.fuproc.2010.11.031 DOI: https://doi.org/10.1016/j.fuproc.2010.11.031
[12] N. Mišljenović et al., “Physical quality and surface hydration properties of wood-based pellets blended with waste vegetable oil,” Fuel Processing Technology, vol. 134, pp. 214–222, Jun. 2015. doi: https://doi.org/10.1016/j.fuproc.2015.01.037 DOI: https://doi.org/10.1016/j.fuproc.2015.01.037
[13] P. K. Keshav et al., “Bioconversion of alkali delignified cotton stalk using two-stage dilute acid hydrolysis and fermentation of detoxified hydrolysate into ethanol,” Industrial Crops and Products, vol. 91, pp. 323–331, Nov. 2016. doi: https://doi.org/10.1016/j.indcrop.2016.07.031 DOI: https://doi.org/10.1016/j.indcrop.2016.07.031
[14] S. Brethauer and M. H. Studer, “Biochemical conversion processes of lignocellulosic biomass to fuels and chemicals – A review,” Chimia, vol. 69, no. 10, p. 572, Oct. 2015. doi: https://doi.org/10.2533/chimia.2015.572 DOI: https://doi.org/10.2533/chimia.2015.572
[15] K. Promdee and T. Vitidsant, “Synthesis of char, bio-oil and gases using a screw feeder pyrolysis reactor,” Coke and Chemistry, vol. 56, no. 12, pp. 466–469, Dec. 2013. doi: https://doi.org/10.3103/s1068364x13120107 DOI: https://doi.org/10.3103/S1068364X13120107
[16] H. Sutcu, “The examination of liquid, solid, and gas products obtained by the pyrolysis of three different peat and reed samples,” Journal of Energy Resources Technology, vol. 130, no. 2, pp. 1–4, Jun. 2008. doi: https://doi.org/10.1115/1.2906118 DOI: https://doi.org/10.1115/1.2906118
[17] G. Soto and M. Núñez, “Fabricación de pellets de carbonilla, usando aserrín de Pinus radiata (D. Don), como material aglomerante,” Maderas. Ciencia y Tecnología, vol. 10, no. 2, pp. 129–138, Dec. 2014. Accessed: Mar. 24, 2025. [Online]. Available: https://revistas.ubiobio.cl/index.php/MCT/article/view/1396 DOI: https://doi.org/10.4067/S0718-221X2008000200005
[18] R. Tabakaev, I. Shanenkov, A. Kazakov, and A. Zavorin, “Thermal processing of biomass into high-calorific solid composite fuel,” Journal of Analytical and Applied Pyrolysis, vol. 124, pp. 94–102, Mar. 2017. doi: https://doi.org/10.1016/j.jaap.2017.02.016 DOI: https://doi.org/10.1016/j.jaap.2017.02.016
[19] Z. Liu and G. Han, “Production of solid fuel biochar from waste biomass by low temperature pyrolysis,” Fuel, vol. 158, pp. 159–165, Oct. 2015. doi: https://doi.org/10.1016/j.fuel.2015.05.032 DOI: https://doi.org/10.1016/j.fuel.2015.05.032
[20] D. Mohan, C. U. Pittman, and P. H. Steele, “Pyrolysis of wood/biomass for bio-oil: A critical review,” Energy and Fuels, vol. 20, no. 3, pp. 848–889, May 2006. doi: https://doi.org/10.1021/ef0502397 DOI: https://doi.org/10.1021/ef0502397
[21] S. Xiu and A. Shahbazi, “Bio-oil production and upgrading research: A review,” Renewable and Sustainable Energy Reviews, vol. 16, no. 7, pp. 4406–4414, Sep. 2012. doi: https://doi.org/10.1016/j.rser.2012.04.028 DOI: https://doi.org/10.1016/j.rser.2012.04.028
[22] Z. A. B. Z. Alauddin, P. Lahijani, M. Mohammadi, and A. R. Mohamed, “Gasification of lignocellulosic biomass in fluidized beds for renewable energy development: A review,” Renewable and Sustainable Energy Reviews, vol. 14, no. 9, pp. 2852–2862, Dec. 2010. doi: https://doi.org/10.1016/j.rser.2010.07.026 DOI: https://doi.org/10.1016/j.rser.2010.07.026
[23] S. Al Arni, “Comparison of slow and fast pyrolysis for converting biomass into fuel,” Renewable Energy, vol. 124, pp. 197–201, Aug. 2018. doi: https://doi.org/10.1016/j.renene.2017.04.060 DOI: https://doi.org/10.1016/j.renene.2017.04.060
[24] P. Pineda Gómez et al., “Papel del agua en la gelatinización del almidón de maíz: Estudio por calorimetría diferencial de barrido,” Ingeniería y Ciencia, vol. 6, no. 11, pp. 129–141, 2010. Accessed: Mar. 24, 2025. [Online]. Available: http://www.redalyc.org/articulo.oa?id=83516540008
[25] H. Yılmaz, M. Çanakcı, M. Topakcı, and D. Karayel, “The effect of raw material moisture and particle size on agri-pellet production parameters and physical properties: A case study for greenhouse melon residues,” Biomass and Bioenergy, vol. 150, pp. 1–8, Jul. 2021. doi: https://doi.org/10.1016/j.biombioe.2021.106125 DOI: https://doi.org/10.1016/j.biombioe.2021.106125
[26] K. Raveendran, A. Ganesh, and K. C. Khilar, “Pyrolysis characteristics of biomass and biomass components,” Fuel, vol. 75, no. 8, pp. 987–998, Jun. 1996. doi: https://doi.org/10.1016/0016-2361(96)00030-0 DOI: https://doi.org/10.1016/0016-2361(96)00030-0
[27] M. Q. G. Enriquez, R. Velasco, and A. Fernández, “Caracterización de almidones de yuca nativos y modificados para la elaboración de empaques biodegradables,” Biotecnología en el Sector Agropecuario y Agroindustrial, vol. 11, no. 1, pp. 21–30, Nov. 2013. Accessed: Mar. 24, 2025. [Online]. Available: https://revistas.unicauca.edu.co/index.php/biotecnologia/article/view/1222
