Biorrefinería hidrotermal para la obtención de productos químicos plataforma, a partir de residuos agroindustriales de café: escala laboratorio
Archivos
Autores
Lozano Pérez, Alejandra Sophia
Director
Guerrero Fajardo, Carlos Alberto
Tipo de contenido
Trabajo de grado - Maestría
Idioma del documento
EspañolFecha de publicación
2024
Título de la revista
ISSN de la revista
Título del volumen
Documentos PDF
Resumen
Colombia es el principal productor mundial de café arábica lavado suave y produce 12,6 millones de sacos de café verde, pero al mismo tiempo se vierten en campo abierto 784 000 toneladas de biomasa residual, de las cuales sólo el 5% se valoriza o utiliza.
El objetivo de este proyecto fue evaluar la obtención de productos químicos plataforma a partir de dichos residuos de café. Para lograr esto, se realizó la caracterización de la biomasa implementando el análisis próximo, análisis último y análisis estructural. Se hizo la valorización hidrotermal en rangos de temperatura de 120-180 ºC (LHW) y 180-260 ºC (HTC) a una hora, cuantificando los productos químicos plataforma obtenidos por HPLC-IR, haciendo su seguimiento por pH, conductividad, y caracterizando la fracción sólida por seguimientos en espectroscopía IR y análisis elemental. Se obtuvieron procesos de hidrólisis a partir de 150 ºC, producción de químicos plataforma a partir de 180 ºC y degradación a partir de 240 ºC.
De la misma manera se analizó y describió la cinética de la hidrólisis de las estructuras lignocelulósicas a azúcares a 180 ºC (LHW) y 200 ºC (HTC), se obtuvieron órdenes de reacción de 1 y 3 respectivamente, aspecto que fue corroborado por HPLC-MS.
Se evaluó la incidencia de catalizadores homogéneos ácidos y básicos en el proceso y la eficiencia y selectividad de estos, deduciendo una alta selectividad con CH3COOH, una alta eficiencia con H2SO4, y el uso de catalizadores básicos para la obtención de ácido fórmico y biochar. Finalmente, se evaluó el rendimiento de azúcares, ácido fórmico, ácido levulínico, HMF y furfural para finalmente reportar las condiciones óptimas para la obtención de estos a partir de residuos de cerezas de café. (Texto tomado de la fuente)
Abstract
Colombia is the world's leading producer of mild washed Arabica coffee and produces 12.6 million bags of green coffee, but at the same time 784,000 tons of residual biomass are dumped in open fields, of which only 5% is valorized or used.
The objective of this project was to evaluate the production of platform chemicals from said coffee wastes. To achieve this, biomass characterization was carried out using proximate analysis, ultimate analysis and structural analysis. Hydrothermal valorization was carried out in temperature ranges of 120-180 ºC (LHW) and 180-260 ºC (HTC) at one hour, quantifying the platform chemicals obtained by HPLC-IR, monitoring them by pH, conductivity, and characterizing the solid fraction by IR spectroscopy and elemental analysis. Hydrolysis processes were obtained from 150 ºC onwards, production of platform chemicals from 180 ºC onwards and degradation from 240 ºC onwards.
The kinetics of the hydrolysis of lignocellulosic structures to sugars at 180 ºC (LHW) and 200 ºC (HTC) were also analyzed and described. Reaction orders of 1 and 3, respectively, were obtained, which was corroborated by HPLC-MS.
The incidence of acid and basic homogeneous catalysts in the process and their efficiency and selectivity were evaluated, deducing a high selectivity with CH3COOH, a high efficiency with H2SO4, and the use of basic catalysts to obtain formic acid and biochar. Finally, the yield of sugars, formic acid, levulinic acid, HMF and furfural was evaluated to finally report the optimal conditions for obtaining them from coffee cherry waste.
Palabras clave
Descripción Física/Lógica/Digital
ilustraciones, fotografías, diagramas