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Tesis - Doctorado
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Biocarbón (Biochar) de residuos forestales y agrícolas como alternativa para capturar carbono / Guadalupe Pérez González
Pérez González, Guadalupe ; Hidalgo Moreno, Claudia María Isabel (consejera) ; Etchevers Barra, Jorge Dionisio (asesor) ; Valtierra Pacheco, Estebán (asesor) ; De Jong, Bernardus Hendricus Jozeph (asesor) ; Salgado García, Sergio (asesor) ;
Montecillo, Estado de México, México : Colegio de Postgraduados. Institución de Enseñanza e Investigación en Ciencias Agrícolas. Campus Montecillo, Edafología , 2015
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Resumen en español

Algunos residuos de las actividades agropecuarias, forestales y agroindustriales tienen el potencial de convertirse en fuentes de energía renovable, aprovechando su contenido de carbono. Esto se lleva a cabo mediante un proceso que transforma la biomasa mediante pirólisis, que es una conversión termoquímica en atmósferas reducidas en oxígeno. Como subproducto de esta transformación se genera biocarbón (biochar) y al proceso mediante el cual se produce éste se le ha denominado Sistema Biocarbón-Pirólisis (PBS). En economías de orientación agrícola y forestal, con bajo desarrollo tecnológico como la mexicana, el uso apropiado de la biomasa de los residuos (rastrojos de maíz y trigo, bagazo de caña, paja de caña, cascarilla de café, cascarillas de arroz) ofrece alternativas para reducir los costos de operación por concepto de insumos energéticos. Además, es una solución para los problemas higiénico-ambientales que pueden presentar los desechos orgánicos. En la presente investigación se trabajó con dos residuos, el primero ligado a la actividad cañera (bagazo de caña de azúcar) y el segundo asociado a la actividad forestal (aserrín). Estos residuos se seleccionaron por la importancia que representa la agregación de valor a los mismos, porque pueden ser destinados a otras actividades para iniciar fuentes de trabajo. El biocarbón es un material sólido, poroso, carbonoso y ha generado mucho interés debido a sus diversos usos para la agricultura. Hoy en día el biocarbón combinado con suelo se ha propuesto para sustituir algunos materiales usados como sustratos en viveros. Estos materiales tienen una vida corta y son costosos. Es por eso que los sustratos elaborados a partir de los residuos agrícolas como el aserrín de pino y bagazo de caña azúcar pirolizados en forma de biocarbón son una alternativa.

El objetivo general de este trabajo fue elaborar biocarbones a partir bagazo de caña de azúcar y de aserrín de pino. Se evaluó el efecto de características físicas de los residuos usados para elaborar los biocarbones, como tipo de material y tamaño de partícula, sobre las propiedades físico-químicas de los biocarbones elaborados. También se evaluó el desempeño del biocarbón de caña de azúcar como sustrato de Pinus greggii Engelm. ex Parl en vivero. Lo anterior con objeto de definir la posibilidad de reemplazar el sustrato forestal comúnmente usado en viveros nacionales, el cual está constituido por Peat moss, agrolita, vermiculita y corteza de pino al 50%. Para ello se condujeron experimentos en vivero usando Pinus greggii Engelm. ex Parl y se evaluaron las variables de crecimiento del Pinus greggii Engelm. ex Parl en los sustratos elaborados al combinar los biocarbones generados con suelo y el sustrato forestal. Se diseñaron tratamientos combinando biocarbón de bagazo de caña de azúcar y aserrín de pino ambos pirolizados a 600 °C. En el caso del aserrín de pino se usaron dos tamaños de partícula grueso (> 4mm) y fino (< 4 mm). Los resultados obtenidos indican que el tipo de material usado y el tamaño de partícula del mismo determinan las características físico-químicas de los biocarbones producidos. También se concluye que es posible usar biocarbones elaborados a partir de residuos de bagazo de caña de azúcar y aserrín de pino pirolizados a 600 °C combinados con suelo como sustratos de Pinus greggii Engelm. ex Parl en vivero. Finalmente el biocarbón de bagazo de caña de azúcar combinado con el sustrato forestal usado en México en una relación (1:9), puede sustituir al sustrato forestal constituido por Peat moss, agrolita, vermiculita y corteza de pino al 50% que es el más ampliamente usado en México. Lo anterior representaría un ahorro para los productores de pino en vivero.

Resumen en inglés

Some residues of agricultural, forestry and agro-industrial activities have the potential to become sources of renewable energy, taking advantage of its carbon content. This is accomplished by a process which transforms biomass by pyrolysis, a thermochemical conversion in reduced oxygen atmospheres. As a byproduct of this transformation biochar it is generated and the process by which this occurs has been called Biochar-Pyrolysis System (PBS). In agriculture and forestry economies facing with low technological development such as Mexico, the appropriate use of biomass waste (corn stover, bagasse, sugarcane straw, coffee husk, wheat and rice husks, sawdust) it offers alternatives to reduce operating costs by concept of energy inputs. Moreover, it is a solution for hygienic environmental problems that may occur in organic waste. In this research we worked with two residues, the first activity linked to sugarcane (sugarcane bagasse) and the second associated with forestry (sawdust). These residues were chosen because of the importance it represents the aggregation of value to them, because they can be assigned to other activities to start jobs. Biochar is a solid, porous, carbonaceous material and has generated much interest because of its various uses for agriculture. Today the soil combined with biochar has been proposed to replace some materials used as substrates in nurseries. These materials have a short life and are expensive. That's why the substrates made from agricultural waste such as sawdust pine and sugar cane bagasse pyrolyzed biochar as an alternative. The overall objective of this work was to develop biocarbones from sugarcane bagasse and pine sawdust. The effect of physical characteristics of the waste used to make the biocarbones such as material type and particle size on the physicochemical properties of processed biocarbones evaluated.

Biochar performance of sugarcane as Pinus greggii ex Parl substrate was also evaluated. nursery. This in order to define the possibility of replacing the substrate commonly used in forest nurseries national, which consists of peat moss, perlite, vermiculite and pine bark 50%. To do experiments were conducted in greenhouse using Pinus greggii. ex Parl and growth variables were evaluated Pinus greggii. ex Parl on substrates produced by combining the generated biocarbones soil and forest soil. Combining biochar bagasse sugarcane and pine sawdust pyrolyzed at 600 °C both treatments were designed. Two coarse particle size (> 4 mm) and fine (<4 mm) were used in the case of pine sawdust. The results indicate that the type of material used and the particle size thereof determine the physicochemical characteristics biocarbones produced. It also concludes that it is possible to use biocarbones made from waste bagasse from sugar cane and pine sawdust pyrolyzed at 600 ° C combined with soil and substrates Pinus greggii ex Parl nursery. Finally biochar bagasse sugar combined with forest substrate used in Mexico in a relationship (1: 9), can replace the forest substrate containing peat moss, perlite, vermiculite and pine bark 50% which is the most widely used in Mexico. This would represent a saving for producers of pine nursery.

Índice

Resumen General
Agradecimientos
Contenido
Lista de Cuadros y Figuras
Capítulo 1
Introducción General
Literatura Citada
Objetivo General
Objetivos Específicos
Hipótesis General
Hipótesis Específicas
Capítulo 2
El Biocarbón (Biochar) Como Alternativa de Aprovechamiento de Residuos Agrícolas y Forestales
Resumen
Introducción
Conclusión
Literatura Citada
Capítulo 3
Biocarbón de Residuos Agro-Industriales Usados Como Sustratos Para Plantulas de Pinus greggii Engelm. ex Parl
Resumen
Introducción
Materiales y Métodos
Resultados y Discusión
Conclusión
Literatura Citada
Capítulo 4
Evaluación de Biocarbón de Caña De Azúcar Como Sustrato Para el Desarrollo de Pinus greggii Engelm. ex Parl. en Vivero Forestal
Resumen
Introducción
Materiales y Métodos
Resultados y Discusión
Conclusión
Literatura Citada
Capítulo 5
Recomendaciones. Anexos
1.Base de datos de SAS
2. Análisis de ANOVA para las variables de crecimiento y concentración de nutrientes en biomasa aérea y radicular
3. Análisis físico-químicos de los biocarbones
4. Prueba de germinación de Pinus greggii Engelm. ex Parl. en los biocarbones
5. Porosidad de biocarbones observada con microscopio electrónico de barrido (MEB)


2.
Artículo
Desarrollo de una alternativa ecológica para la fabricación de estructuras auxiliares de madera
Cruz Salgado, Javier ; Alonso Romero, Sergio (coaut.) ; Zitzumbo Guzmán, Roberto (coaut.) ;
Contenido en: Sociedad y Ambiente Año 3, Vol. 1, núm. 8 (julio-octubre de 2015), p. 98-107 ISSN: 2007-6576
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Resumen en: Español | Inglés |
Resumen en español

Nuestra sociedad produce una materia prima muy valiosa: la basura. Sin embargo, la basura que se produce en México, así como el destino final de la misma, lejos de ser un área de oportunidad, representa un problema creciente. Los residuos plásticos forman una parte importante de la basura, siendo el Tereftalato de polietileno (PET) uno sobresaliente. En México se ha presentado un fenómeno de disminución en la producción forestal acompañado por un incremento en el consumo de madera. La industria de la construcción representa el segundo segmento más importante en consumo de madera. Entre los diferentes usos que este sector asigna a la madera se encuentran las estructuras auxiliares utilizadas para el colado de castillos y techos, conocidas como “cimbras”. Con la intención de contribuir positivamente a las dos problemáticas antes mencionadas, se propuso el desarrollo de un nuevo material compuesto de desechos de madera y plástico reciclado, PET, con el fin de desarrollar un prototipo de estructura auxiliar que permita sustituir los polines de madera o cimbras, empleados en la industria de la construcción.

Resumen en inglés

Our society produces a valuable commodity: garbage. However, the garbage produced in Mexico, as well as its final destination, far from being an area of opportunity, is a growing problem. Plastic waste constitutes a significant part of refuse, particularly PET (polyethylene terephthalate). Moreover, in Mexico, the phenomenon of decreasing forest production has been accompanied by an increase in wood consumption. The construction industry is the second largest sector as regards wood consumption. Among the different uses of wood in this sector are the auxiliary structures used for building pillars and roofs, known as “cimbras”. In order to contribute positively to the above two problems, the development of a new material was composed, consisting of wood waste and recycled plastic (PET) in order to develop an auxiliary structure prototype that will make it possible to replace the wooden pillars or supplementary props used in the construction industry.


3.
- Artículo con arbitraje
*En hemeroteca, SIBE-San Cristóbal, SIBE-Tapachula
Factibilidad de generación de electricidad mediante gasificación de residuos de aserradero en el norte de México
Balderrama Castañeda, Salvador ; Luján Álvarez, Concepción (coaut.) ; Lewis, David K. (coaut.) ; Ortega Gutiérrez, Juan A. (coaut.) ; De Jong, Bernardus Hendricus Jozeph (coaut.) ; Nájera Ruíz, Tonatiuh (coaut.) ;
Contenido en: Madera y Bosques Vol. 17, no. 2 (verano 2011), p. 67-84 ISSN: 1405-0471
Bibliotecas: Tapachula
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SIBE Tapachula
53071-10 (Disponible)
Disponibles para prestamo: 1
Nota: En hemeroteca, SIBE-San Cristóbal, SIBE-Tapachula
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Resumen en: Español | Inglés |
Resumen en español

Se evaluó la factibilidad de generar energía eléctrica a partir del uso de residuos del aserrío mediante la tecnología de gasificación en dos aserraderos ejidales, Rocheachi (RO) y Tatahuichi (TA), en el municipio de Guachochi, Chihuahua. El área se ubica en un clima semifrío, con medias anuales de temperatura y precipitación de 10,6 ºC y 800 mm, respectivamente; la vegetación está constituida por bosque de pino y pino-encino; las especies maderables son principalmente Pinus arizonica y P. durangensis. Se caracterizó el flujo de residuos, su composición química y su valor energético. Se seleccionó la tecnología de gasificación de cama fija con flujo hacia abajo con costos y especificaciones de un proveedor chino. Se asumió una conversión bioenergética de 1,3 kgMS/kwh y un factor de planta de 80%; el uso total de la electricidad sería alumbrado público municipal al 80% del costo de la tarifa normal. Se evaluó la viabilidad financiera de sistemas con capacidades a (100, 200, 400 y 800) kw bajo tres escenarios: base, optimista y pesimista. Se valoró el efecto de ingresos adicionales por venta de bonos de carbono en el mercado voluntario a (4, 5 y 6) US$/tCO2. La tasa interna de retorno (TIR) se incrementó consistentemente con la capacidad del sistema; el sistema a 800kw tuvo la mejor perspectiva económica. Los resultados fueron negativos y positivos en todos los escenarios para las capacidades de 100 kw y 800 kw, respectivamente. Sin bonos de carbono, la rentabilidad privada solo resulta aceptable (13%) en el sistema a 800kw en un escenario optimista. El impacto de los bonos se reflejó en incrementos en la TIR de 1,1 a 1,6% en el sistema de 400 kw y de 2,3 a 2,9% en el de 800 kw. Bajo estas condiciones, los sistemas evaluados reunirían los requisitos de adicionalidad que demanda el mercado del carbono.

Resumen en inglés

The feasibility of converting sawmill residues in electricity through gasification was evaluated in two ejido sawmills, Rocheachi and Tatahuichi, in the Guachochi municipality of Chihuahua State. The area has a semi cold climate, with temperature and precipitation annual means of 10,6 oC and 800 mm, respectively; the tree cover is dominated by pine and pine-oak communities with Pinus arizonica and P. duranguensis being the main species used for logging. The residues flow was estimated and its chemical composition and heating value characterized. The selected technology was the fixed bed downdraft gasifier; the costs and specifications data were provided by a Chinese supplier. The main assumptions were: 1,3 kgDM/kwh, 80% plant factor, electricity output sold for street lighting at 80% of commercial price. The financial viability was evaluated through the configuration of (100, 200, 400 and 800) kw systems and three scenarios: base, optimistic and pessimistic. The effect of additional revenues from carbon credits sold at the voluntary market at 4, 5 and 6 US$/tCO2 was assessed. The internal rate of return (IRR) increased consistently with increasing the systems’ capacity with the 800kw being the most economically attractive. without carbon credits, the 100 kw system showed no positive values at any scenario whereas the 800 kw system was the only one with positive IRR in all the scenarios with a range of 3% to 13%; the additional revenues from carbon credits added 2,3 and 2,9% to the low and high scenarios, respectively. In the context of the study, the systems evaluated would satisfy the additionality criteria required by the carbon market.


4.
Artículo
*En hemeroteca, SIBE-San Cristóbal
Contenido del carbono en los productos y residuos forestales generados por el aprovechamiento y el aserrío en la Reserva de Biosfera Maya
Bámaca Figueroa, Edgar Estuardo (autor) ; Kanninen, Markku (autor) ; Louman, Bastiann (autor) ; Pedroni, Lucio (autor) ;
Contenido en: Recursos Naturales y Ambiente No. 41 (marzo 2004), p. 102-110 ISSN: 1021-0164
Bibliotecas: San Cristóbal
Cerrar
SIBE San Cristóbal
35520-10 (Disponible)
Disponibles para prestamo: 1
Nota: En hemeroteca, SIBE-San Cristóbal

5.
Capítulo de libro
*En proceso técnico. Solicítelo con el bibliotecario(a) de SIBE-San Cristóbal
Influence of wood chip particicle size used in substrate on biological afficiency and post-soak log weights of shiitake
Royse, D. J. ; Sanchez Vazquez, J. E. (coaut.) ;
Clasificación: AR/635.8 / R6
Contenido en: Science and cultivation of endible fungi Balkema, Rotterdam p. 367-373 ISBN:9058091430
Nota: En proceso técnico. Solicítelo con el bibliotecario(a) de SIBE-San Cristóbal
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Resumen en: Inglés |
Resumen en inglés

Wood chips from seven commercial sawdust sources were profiled by sieving materials through ten US standard sieve sizes (4 to 0.21 mm). The majority (mean=70.7%) of wood chips passed through US standard sieve size 16 (<1.18 mm). Sawdust of particle size 0.5-0.85 mm accounted for the single largest particle size class (mean=32.2 %). The next single largest class had a particle size distribution of 0.85-1.18 mm (mean=17.8%). Shiitake was grown in three crops to determine the effect of four particle size classes (1= 2.8-4.0 mm; 2= 1.7-2.8 mm; 3= 0.85-1.7 mm and 4= <0.85 mm + 2 controls) on mushroom yield. In addition, logs from two crops were weighed after each soak (3) to determine the effect of particle size on water up-take. Yield from substrate prepared with woo-d chip particle size class 4 (extra fine; <0.85 mm) was significantly less than yields from the other particle size classes and the controls. Yield from particle size class 3 (0.85-1.7 mm) was highest among the four classes. Water up-take was greater in synthetic logs made with extra fine wood chips (<0.85 mm). Profiling of wood chips at the source may help growers optimize their production media and reduce production costs.