Evaluación de la Capacidad de Almacenamiento de Energía del Material Lignocelulósico de Cacao
Contenido principal del artículo
Resumen
El objetivo de este estudio es determinar la capacidad de almacenamiento energético del material obtenido de cascarilla de cacao en configuración de capacitor. El material lignocelulósico proviene de la cosecha de cacao ecuatoriano utilizado en procesos agroindustriales. Se realizó el análisis de los volátiles generados durante la pirólisis instantáneo mediante la técnica GC/MS; además, de la comparación del capacitor con dos electrólitos diferentes: ácido sulfúrico (H2SO4) y cloruro de sodio (NaCl). El procesamiento del material se realizó mediante un proceso de carbonización y otro de activación por vía química, los cuales se llevaron a cabo en un reactor de pirólisis en atmósfera inerte de nitrógeno (N2) a una velocidad de calefacción de 20 oC min-1 y se activaron a 850 oC en la misma atmósfera por 4 horas. A partir de este material se prepararon los electrodos y se probó mediante voltametría cíclica el almacenamiento de energía a diferentes velocidades de barrido para cinco ciclos. Los resultados del análisis GC/MS y de voltametría cíclica demostraron que la materia prima secundaria preparada puede utilizarse para obtener productos de alto valor agregado. Los principales compuestos volátiles identificados corresponden a fenoles, ácido acético y alcoholes. El máximo potencial fue de 1,1 kW kg-1 con electrolito de NaCl y, la máxima durabilidad se logró con electrolito de H2SO4 con una potencia de 0,29 kW kg-1 estos valores fueron obtenidos a una velocidad de 100 mV s-1.
Descargas
Detalles del artículo
![Creative Commons License](http://i.creativecommons.org/l/by-nc/4.0/88x31.png)
Esta obra está bajo una licencia internacional Creative Commons Atribución-NoComercial 4.0.
Aviso de Derechos de Autor
La Revista Técnica "energía" está bajo licencia internacional Creative Commons Reconocimiento-NoComercial 4.0.
Citas
A. Avadí, “Environmental assessment of the Ecuadorian cocoa value chain with statistics-based LCA,” Int J Life Cycle Assess, vol. 28, no. 11, pp. 1495–1515, Nov. 2023, doi: 10.1007/s11367-023-02142-4.
Ministerio de Agricultura y Ganadería, “Informe Macroeconómico Agropecuario,” INEN. Accessed: Mar. 10, 2024. [Online]. Available: http://sipa.agricultura.gob.ec/index.php/cifras-agroproductivas.
Gerencia de Estudios Cambiarios BCE, La Actividad Petrolera en Ecuador en la Década de los 80. Quito: Banco Central del Ecuador, 1990.
Instituto Nacional de Preinversión, Atlas bioenergético de la República del Ecuador. Quito: Esin Consultora S.A., 2014.
H. Hosseinzadeh-Bandbafha and M. Kiehbadroudinezhad, “Environmental Impacts of Chocolate Production and Consumption,” in Trends in Sustainable Chocolate Production, Cham: Springer International Publishing, 2022, pp. 229–258. doi: 10.1007/978-3-030-90169-1_7.
G. A. Enrríquez, Curso sobre el cultivo de cacao. Turrialba: CATIE, 1985.
International Cocoa Organization, “ICCO,” https://www.icco.org/.
INEC, “Encuesta de Superficie y Producción Agropecuaria Continua,” 2022. Accessed: Mar. 24, 2024. [Online]. Available: https://www.ecuadorencifras.gob.ec/documentos/web-inec/Estadisticas_agropecuarias/espac/espac_2022/PPT_%20ESPAC_%202022_04.pdf
N. Müller, C. Tessini, C. Segura, and A. Berg, “Pirólisis rápida de biomasa,” Chile, 2013. [Online]. Available: https://www.researchgate.net/publication/309733974
M. Kumar, S. N. Upadhyay, and P. K. Mishra, “Pyrolysis of Sugarcane (Saccharum officinarum L.) Leaves and Characterization of Products,” ACS Omega, vol. 7, no. 32, pp. 28052–28064, Aug. 2022, doi: 10.1021/acsomega.2c02076.
N. Acosta, J. De Vrieze, V. Sandoval, D. Sinche, I. Wierinck, and K. Rabaey, “Cocoa residues as viable biomass for renewable energy production through anaerobic digestion,” Bioresour Technol, vol. 265, pp. 568–572, Oct. 2018, doi: 10.1016/j.biortech.2018.05.100.
M. V. Vidal, A. Rodríguez, K. Martínez, J. Ocampo, and W. Barrios, “Potencial de residuos agroindustriales para la síntesis de Carbón Activado: una revisión,” Scientia Et Technica, Pereira, pp. 412–420, Aug. 27, 2018.
Y. Yetri et al., “Synthesis of activated carbon monolith derived from cocoa pods for supercapacitor electrodes application,” Energy Sources, Part A: Recovery, Utilization, and Environmental Effects, pp. 1–15, Aug. 2020, doi: 10.1080/15567036.2020.1811433.
L. D. Ramírez-Valencia, F. E. López-Suárez, L. R. Conde, Esther. Bailón-García, A. Bueno-López, and A. F. Perez-Cadenas, “Cocoa husk as precursor of carbonaceous materials for supercapacitors electrodes,” Journal of Electroanalytical Chemistry, vol. 963, p. 118325, Jun. 2024, doi: 10.1016/j.jelechem.2024.118325.
A. M. García et al., “Monolithic mesoporous graphitic composites as super capacitors: from Starbons to Starenes®,” J Mater Chem A Mater, vol. 6, no. 3, pp. 1119–1127, 2018, doi: 10.1039/C7TA09338A.
G. Diossa, C. D. Castro, Z. Zapata-Benabithe, and G. Quintana, “Evaluación de la capacidad de almacenamiento de energía en xerogeles de carbono activados obtenidos a partir de lignina,” 2017, doi: 10.18273/revion.v30n2-2017002.
C. Diaz Arriaga, D. E. Pacheco Catalán, J. M. Bass López, and J. Uribe Calderón, “Capacitor electroquímico basado en PPy-(SO4)2−: efecto del dióxido de manganeso como templete reactivo en las propiedades electroquímicas,” Mar. 2021.
M. J. Mostazo-López, R. Ruiz-Rosas, E. Morallón, and D. Cazorla-Amorós, “Nitrogen doped superporous carbon prepared by a mild method. Enhancement of supercapacitor performance,” Int J Hydrogen Energy, vol. 41, no. 43, pp. 19691–19701, Nov. 2016, doi: 10.1016/j.ijhydene.2016.03.091.
Y. Yetri, Mursida, D. Dahlan, Muldarisnur, E. Taer, and Febrielviyenti, “Analysis of Characteristics of Activated Carbon from Cacao (Theobroma cacao) Skin Waste for Supercapasitor Electrodes,” in IOP Conference Series: Materials Science and Engineering, IOP Publishing Ltd, Dec. 2020. doi: 10.1088/1757-899X/990/1/012023.
F. Ahmad, W. M. A. W. Daud, M. A. Ahmad, and R. Radzi, “Cocoa (Theobroma cacao) shell-based activated carbon by CO 2 activation in removing of Cationic dye from aqueous solution: Kinetics and equilibrium studies,” Chemical Engineering Research and Design, vol. 90, no. 10, pp. 1480–1490, Oct. 2012, doi: 10.1016/j.cherd.2012.01.017.