Lignina obtenida de residuos agrícolas como biocombutible de tercera generación.

  • Ricardo Torres Ramos Universidad Autónoma de Baja California
  • Gisela Montero Alpírez Universidad Autónoma de Baja California
  • Margarita Stoytcheva Stillianova Universidad Autónoma de Baja California
  • Mary Triny Beleño Cabarcas Universidad Autónoma de Baja California
  • Lydia Toscano Palomar Instituto Tecnológico de Mexicali
  • Laura Janet Pérez Pelayo Universidad Autónoma de Baja California
Palabras clave: Lignina, paja de trigo, vara de algodón, poder calorífico y análisis próximo.

Resumen

El bioetanol lignocelulósico es uno de los biocarburantes de segunda generación más estudiado en la actualidad. Su producción requiere la eliminación total o parcial de la lignina presente en el material vegetal. Esta lignina puede ser aprovechada para la generación de energía térmica y eléctrica, ayudando a disminuir los costos que implica el abastecimiento energético a partir de biomasa. Lo anterior resulta importante para Baja California, México, dada las grandes cantidades de material lignocelulósico generado en sus cultivos agrícolas. En 2013, se generaron 527,103 t de paja de trigo y 98,004 t de vara de algodón. Para el desarrollo de esta investigación se aisló y cuantificó el contenido de lignina Klason en dichos residuos (ASTM D1106). Después, se determinó el poder calorífico superior (PCS) (ASTM E711) y se realizó el análisis próximo (ASTM E870). Finalmente, se evaluó el potencial energético de ambas ligninas como biocombustible de la región. Como resultados, se encontró que en 2013, se disponían de 92,519 t de lignina de paja de trigo y 18,135 t de lignina de vara de algodón, cuyos PCS fueron 22.99 MJ/kg y 24.99 MJ/kg, respectivamente. El potencial energético fue 2,573 TJ, equivalente a la energía obtenida de 78,951 t de carbón antracita ó 102,953 t de carbón lignito. Según el análisis próximo esta lignina puede ser usada en procesos eficientes de conversión, como gasificación o co-combustión con carbones sub-bituminosos; convirtiéndola en un importante recurso energético de tercera generación para la región.

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Biografía del autor/a

Ricardo Torres Ramos, Universidad Autónoma de Baja California

Instituto de Ingeniería - Estudiante de postgrado

Gisela Montero Alpírez, Universidad Autónoma de Baja California
Instituto de Ingeniería - Docente investigadora
Margarita Stoytcheva Stillianova, Universidad Autónoma de Baja California
Instituto de ingeniería - Docente investigadora
Mary Triny Beleño Cabarcas, Universidad Autónoma de Baja California

Instituto de Ingeniería - Estudiante de postgrado

Lydia Toscano Palomar, Instituto Tecnológico de Mexicali
Departameneto de Quimica - Docente Investigadora
Laura Janet Pérez Pelayo, Universidad Autónoma de Baja California
Instituto de Ingeniería - Estudiante de postgrado

Citas

Berlin, A., & Balakshin, M. (2014). –industrial lignins: analysis, properties, and applications. In V. K. Gupta, M. G. Tuohy, C. P. Kubicek, & J. F. Saddler (Eds.), Bioenergy Research: Advances and Applications (pp. 315-336). Elsevier Amsterdam. DOI: http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/B9780444595614000188

Binod, P., Kuttiraja, M., Archana, M., Janu, K. U., Sindhu, R., Sukumaran, R. K., & Pandey, A. (2012). High temperature pretreatment and hydrolysis of cotton stalk for producing sugars for bioethanol production. Fuel, 92(1), 340-345. DOI: http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0016236111004558

Blunk, S. L., Jenkins, B. M., & Kadam, K. L. (2000). Combustion properties of lignin residue from lignocellulose fermentation. National Renewable Energy Laboratory. DOI: http://home.mtholyoke.edu/courses/tmillett/course/geog_304B/4644.pdf

Brinchi, L., Cotana, F., Fortunati, E., & Kenny, J. M. (2013). Production of nanocrystalline cellulose from lignocellulosic biomass: technology and applications. Carbohydrate Polymers, 94(1), 154-169. DOI: http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0144861713000490

Buranov, A. U., & Mazza, G. (2008). Lignin in straw of herbaceous crops. Industrial crops and products, 28(3), 237-259. DOI: http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0926669008000630

Chang, V. S., & Holtzapple, M. T. (2000). Fundamental factors affecting biomass enzymatic reactivity. In Twenty-First Symposium on Biotechnology for Fuels and Chemicals (pp. 5-37). Humana Press. DOI: http://link.springer.com/chapter/10.1007/978-1-4612-1392-5_1

Cotana, F., Cavalaglio, G., Nicolini, A., Gelosia, M., Coccia, V., Petrozzi, A., & Brinchi, L. (2014). Lignin as co-product of second generation bioethanol production from ligno-cellulosic biomass. Energy Procedia, 45, 52-60. DOI: http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1876610214000083

Dong, X., Dong, M., Lu, Y., Turley, A., Jin, T., & Wu, C. (2011). Antimicrobial and antioxidant activities of lignin from residue of corn stover to ethanol production. Industrial Crops and Products, 34(3), 1629-1634. DOI: http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0926669011001968

Gemtos, T. A., & Tsiricoglou, T. (1999). Harvesting of cotton residue for energy production. Biomass and Bioenergy, 16(1), 51-59. DOI: http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0961953498000658

Higuchi, T. (1990). Lignin biochemistry: biosynthesis and biodegradation. Wood Science and Technology, 24(1), 23-63. DOI: http://link.springer.com/article/10.1007/BF00225306

Horst, D. J., Behainne, J. J. R., de Andrade Júnior, P. P., & Kovaleski, J. L. (2014). An experimental comparison of lignin yield from the Klason and Willstatter extraction methods. Energy for Sustainable Development, 23, 78-84. DOI: http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0973082614000775

Huber, G. W., Iborra, S., & Corma, A. (2006). Synthesis of transportation fuels from biomass: chemistry, catalysts, and engineering. Chemical reviews, 106(9), 4044-4098. DOI: http://pubs.acs.org/doi/pdf/10.1021/cr068360d

INIFAP. Instituto Nacional de Investigaciones Forestales, Agrícolas y Pecuarias. Estudio estadístico-documental sobre variedades, grupos y calidad de trigo del Valle de Mexicali, 2008. DOI: http://www.oeidrus-bc.gob.mx/oeidrus_bca/biblioteca/Estudios/Agricolas/variedadesTrigo.pdf

McAloon, A., Taylor, F., Yee, W., Ibsen, K., & Wooley, R. (2000). Determining the cost of producing ethanol from corn starch and lignocellulosic feedstocks. National Renewable Energy Laboratory Report. DOI: http://www.nrel.gov/docs/fy01osti/28893.pdf

Monteil-Rivera, F., Phuong, M., Ye, M., Halasz, A., & Hawari, J. (2013). Isolation and characterization of herbaceous lignins for applications in biomaterials. Industrial Crops and Products, 41, 356-364. DOI: http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0926669012002518

Nakagame, S., Chandra, R. P., Kadla, J. F., & Saddler, J. N. (2011). Enhancing the enzymatic hydrolysis of lignocellulosic biomass by increasing the carboxylic acid content of the associated lignin. Biotechnology and bioengineering, 108(3), 538-548. DOI: http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/bit.22981/full

Nogués, F. S., García-Galindo, D., & Rezeau, A. (2010). Energía de la Biomasa (volumen I). Universidad de Zaragoza.

Obst, J. R., & Kirk, T. K. (1988). Isolation of lignin. Methods Enzymol, 161(3). DOI: http://www.fpl.fs.fed.us/products/publications/specific_pub.php?posting_id=18916

Serrano, L., Marín, F., Gonzalo, A., & Labidi, J. (2012). Integral use of pepper stems. Industrial Crops and Products, 40, 110-115. DOI: http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0926669012001446

Shi, J., Sharma-Shivappa, R. R., Chinn, M., & Howell, N. (2009). Effect of microbial pretreatment on enzymatic hydrolysis and fermentation of cotton stalks for ethanol production. Biomass and bioenergy, 33(1), 88-96. DOI: http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0961953408001049

SIAP. Cierre de la producción agrícola por estado. Servicio de Información Alimentaria y Pesquera. Retrieved from: http://www.siap.gob.mx. 20/12/2014

Sifontes, M. C., & Domine, M. E. (2013). Lignina, estructura y aplicaciones: métodos de despolimerización para la obtención de derivados aromáticos de interés industrial. Avances en Ciencias e Ingeniería, 4(4), 15-46. DOI: http://dialnet.unirioja.es/servlet/articulo?codigo=4710101

Suramaythangkoor, T., & Gheewala, S. H. (2010). Potential alternatives of heat and power technology application using rice straw in Thailand. Applied Energy, 87(1), 128-133. DOI: http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0306261909002566

Watkins, D., Nuruddin, M., Hosur, M., Tcherbi-Narteh, A., & Jeelani, S. (2014). Extraction and characterization of lignin from different biomass resources. Journal of Materials Research and Technology, 4(1), 26-32. DOI: http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2238785414000982

Wheals, A. E., Basso, L. C., Alves, D. M., & Amorim, H. V. (1999). Fuel ethanol after 25 years. Trends in biotechnology, 17(12), 482-487. DOI: http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0167779999013840

Publicado
2015-11-02
Sección
Artículos

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