Química · 2026
Producción de biochar a partir de biomasa residual (Suroeste antioqueño) como biomejorador de suelos agrícolas
En la producción de café, aproximadamente el 5% del peso del fruto se utiliza en la preparación de la bebida, mientras que el 95% restante corresponde a residuos agroindustriales. Entre estos, la cáscara de café representa una fracción aproximada del 12% respecto al peso del fruto, siendo un subproducto abundante en la región del suroeste antioqueño. El presente trabajo tiene como objetivo la obtención de un biocarbón (biochar) a partir de cáscara de café y la evaluación de su potencial como biomejorador de suelos en cultivos de interés alimentario. Para la producción del biochar se utilizó un microgasificador autotérmico tipo tiro ascendente, operando hasta una temperatura máxima de 550 °C. La cáscara de café y el biochar se caracterizaron fisicoquímicamente, mientras que el suelo objetivo fue evaluado en términos de capacidad de intercambio catiónico (CIC), carbono orgánico (CO), pH y conductividad eléctrica (CE). El efecto biomejorador del biochar se evaluó mediante un experimento en macetas utilizando fríjol (Phaseolus vulgaris L.) variedad Uribe Rosado como cultivo modelo, empleando tres proporciones de biochar-suelo (1%, 3% y 5%) y un control, con cinco replicas por tratamiento. La adición de biochar incrementó el contenido de carbono orgánico del suelo hasta un 22,6% y la CIC hasta un 27,4% respecto al control. Estas mejoras se reflejaron en aumentos de hasta 78,9% en el sistema radicular, 92,8% en el sistema aéreo y 127,9% en el peso de las vainas. El análisis estadístico mostró diferencias significativas (p < 0,05) para todas las variables evaluadas entre tratamientos y control, confirmando el efecto positivo del biochar sobre las propiedades fisicoquímicas del suelo y la productividad del fríjol Uribe Rosado.
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Contenido
- RESUMENp. 10
- ABSTRACTp. 12
- I. INTRODUCCIÓNp. 13
- II. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMAp. 14
- III. JUSTIFICACIÓNp. 15
- IV. OBJETIVOSp. 16
- V. HIPÓTESISp. 17
- VI. MARCO TEÓRICOp. 18
- Prácticas agrícolas - siembra del cafép. 18
- Biomasa residualp. 19
- Análisis de suelo y fertilidadp. 19
- Macro y micronutrientes del suelop. 19
- Deficiencias nutricionalesp. 20
- Propiedades fisicoquímicas del suelop. 20
- Cultivos de ciclo corto (Fríjol Uribe Rosado)p. 21
- Condiciones de desarrollo del cultivop. 22
- Biocharp. 23
- Preparación y caracterizaciónp. 23
- Estructura y composición química del biocharp. 24
- Propiedades fisicoquímicas del biochar de cáscara de cafép. 26
- Uso como biomejorador del suelop. 26
- Efecto del biochar en las propiedades fisicoquímicas del suelop. 27
- biochar y agronómicasp. 28
- Tecnologías de producción de biocharp. 29
- Gasificación (Tiro ascendente)p. 29
- VII. METODOLOGÍAp. 31
- Revisión y búsqueda de literaturap. 31
- Obtención de biochar mediante proceso de pirólisisp. 32
- Caracterización de la biomasa de cáscara de café y su biocharp. 33
- Análisis próximop. 33
- Difracción de rayos X (DRX)p. 33
- Fluorescencia de rayos X (FRX)p. 33
- Espectroscopía IR (ATR-IR)p. 34
- Análisis Ramanp. 34
- Microscopía electrónica de barrido (SEM)p. 35
- Evaluación de los efectos del biochar en el suelo de estudiop. 35
- antioqueñop. 16
- Ensayos con cultivos indoor (Condiciones controladas)p. 35
- Muestreo de datos y variables agronómicasp. 36
- Tasas de crecimiento relativo (TCR)p. 36
- Comparación de las mezclas suelo – biochar en el tiempop. 37
- Análisis estadísticop. 37
- VIII. RESULTADOS Y DISCUSIÓNp. 39
- 8.1. Pirólisis de cáscara de cafép. 39
- material carbonosop. 40
- 8.3. Caracterización textural del material carbonosop. 42
- 8.3.2. Microscopía electrónica de barrido (SEM)p. 35
- 8.4. Caracterización estructural y espectroscópica del material carbonosop. 46
- 8.4.1. Difracción de rayos X (DRX)p. 33
- 8.4.2. Espectroscopía infrarroja (ATR-IR)p. 47
- 8.4.3. Espectroscopía RAMANp. 49
- 8.5. Fluorescencia de rayos (FRX)p. 50
- 8.6. Efecto biomejorador del biocharp. 51
- 8.6.1. Comportamientos variables fisicoquímicasp. 51
- 8.6.1.1. Carbono orgánico del suelo (COS)p. 51
- 8.6.1.2. Capacidad de intercambio catiónico (CIC)p. 54
- 8.6.1.3. pHp. 56
- 8.6.1.4. Conductividad eléctrica (CE)p. 58
- 8.7. Comportamientos variables agronómicasp. 59
- 8.7.1. Altura de la plántulap. 59
- 8.7.2. Diámetro del tallop. 60
- 8.7.3. Desarrollo de la plántula y productividadp. 61
- 8.8. Análisis estadísticosp. 31
- IX. CONCLUSIONESp. 68
- X. RECOMENDACIONESp. 69
- XI. PARTICIPACIÓN EN EVENTOS CIENTÍFICOSp. 70
- REFERENCIASp. 71
- ANEXOSp. 79
- TABLA I NOMENCLATURA DE LAS MEZCLAS SUELO - BIOCHARp. 36
- TABLA II RENDIMIENTOS OBTENIDOS DE LA SÍNTESIS DEL BIOCAHRp. 39
- CÁSCARA DE CAFÉp. 39
- TABLA V ANÁLISIS FRX DEL BIOCHAR Y SU CENIZAp. 50
- EN EL CARBÓN ORGANICO DEL SUELO SEGÚN TRATAMIENTOp. 53
- TRATAMIENTOp. 53
- SEGMENTOS DE LA PLÁNTULA POR TRATAMIENTO APLICADOp. 62
- APLICADOS SEGÚN TUKEYp. 65
- APLICADOSp. 65
- PARAMÉTRICAS SEGÚN TUKEYp. 66
- SEGÚN Pairwise Wilcoxonp. 66
- Fig 1. Resumen gráfico de la investigaciónp. 10
- Fig 2. Imagen representativa del fríjol (Phaseolus vulgaris L.) variedad Uribe Rosadop. 22
- Fig 3. Esquema general composicional del biochar. Tomado de [17]p. 25
- Fig 4. Esquema general del micro-gasificador TLUD. Tomado de [35]p. 30
- Fig 5. Esquema secuencial de la metodología desarrolladap. 31
- Fig 6. Síntesis de biochar - Montaje experimental de recolección de datos de temperaturap. 32
- Fig 7. A) Cáscara de café, B) Biochar a partir de cáscara de cafép. 39
- Fig 8. Termo-gramas comparativos entre cáscara de café y su material carbonosop. 41
- Fig 9. Comparación de los resultados del análisis próximo de la cáscara de cafe y su biocharp. 42
- Fig 10. Micrografías SEM - Cáscara de cafép. 43
- Cavidades densasp. 44
- Fig 12. Distribución elemental obtenida por EDS para el biocharp. 45
- Fig 13. Distribución del diámetro de poro en el biochar de cáscara de cafép. 46
- Fig 14. Patrones de difracción de rayos X de las muestras de biochar sintetizadop. 47
- Fig 15. Espectro ATR-IR de la biomasa y el biochar obtenidop. 48
- Fig 16. Espectro Raman del biochar producido a partir de cáscara de cafép. 49
- Fig 17. Comportamiento del carbono orgánico del suelo en el tiempo por tratamientop. 52
- Tomado de [66]p. 54
- Fig 20. Comportamiento del pH en el tiempo por tratamientop. 57
- Fig 21. Comportamiento de la conductividad eléctrica en el tiempo por tratamientop. 58
- según tratamientop. 60
- tratamientop. 53
- Fig 25. Segmentos de las plántulas comparativos entre tratamientos de biochar y el controlp. 63
- B) Carbono orgánico del suelo (COS) C) Conductividad eléctrica y pHp. 80
- cultivo B) Semanas intermedias del ciclo de cultivop. 81
- Fig 29. Comparación visual y agronómica entre tratamientos de biochar y controlp. 81