Vol. 37 Núm. 3 (2024): Revista ION
Artículos

Caracterización de la cáscara de piña (Ananas comosus) variedad Perolera como recurso potencial para la producción de bioetanol

María Victoria Celis Cabeza
Universidad Francisco de Paula Santander
Carlos Daniel Toro Ruedas
Universidad Francisco de Paula Santander
Dora Cecilia Rodríguez Ordoñez
Universidad Francisco de Paula Santander
John Wilmer Parra Llanos
Universidade Federal de Santa Catarina

Publicado 2024-12-16

Palabras clave

  • Azúcares reductores,
  • Biocombustible,
  • Cambio climático,
  • Celulosa,
  • Deslignificación,
  • Fermentación,
  • Gases de efecto invernadero,
  • Hidrólisis enzimática,
  • Holocelulosa,
  • Lignina,
  • Residuos lignocelulósicos,
  • Residuos orgánicos
  • ...Más
    Menos

Cómo citar

Celis Cabeza, M. V., Toro Ruedas, C. D., Rodríguez Ordoñez, D. C., & Parra Llanos, J. W. (2024). Caracterización de la cáscara de piña (Ananas comosus) variedad Perolera como recurso potencial para la producción de bioetanol. Revista ION, 37(3), 73–83. https://doi.org/10.18273/revion.v37n3-2024006

Resumen

La producción de piña en Colombia genera alrededor de 185 000 toneladas de residuos al año, constituidos por cáscaras, pulpa residual, tallos y hojas. Por su naturaleza lignocelulósica, la cáscara de piña muestra un potencial significativo para producir bioetanol, conllevando al aprovechamiento de este residuo. El objetivo de esta investigación fue caracterizar las cáscaras de piña (Ananas comosus) de la variedad Perolera, cultivada en el municipio de Teorama, Región del Catatumbo (Norte de Santander), con el fin de evaluar su potencial para la producción de bioetanol. Se realizó la caracterización físico-química del material lignocelulósico, evaluando el porcentaje de humedad, cenizas, extraíbles etanol-hexano, holocelulosa, celulosa, hemicelulosa y lignina soluble e insoluble en ácido, cada análisis se realizó por triplicado. Los resultados más relevantes obtenidos en la caracterización fueron: 83,51 % de humedad, la holocelulosa, que está constituida por celulosa y hemicelulosa, con porcentajes en base seca de 54,90 y 45,09 %, respectivamente, lo cual indica que un mayor contenido de celulosa significa una mayor cantidad de glucosa, que facilita la producción de azúcares reductores a través de procesos de hidrólisis. Por otra parte, el contenido total de lignina fue del 26,40 %, la cual contribuye a un soporte estructural en la pared celular de las cáscaras de piña, otorgándole rigidez y permeabilidad. El alto contenido de lignina puede dificultar la conversión de la celulosa en azúcares simples, por esto se sugiere realizar un proceso de deslignificación para que la celulosa sea más susceptible a la hidrólisis enzimática, optimizando así la producción de bioetanol.

Descargas

Los datos de descargas todavía no están disponibles.

Referencias

  1. Diaz Lizarazo DL, Correa SN, Gómez UE, Galindo España GM, Gómez Forero DT. Análisis de la estructura económica y ambiental de los residuos del cultivo de la piña en una zona de Lebrija Santander. Universidad Autónoma de Bucaramanga UNAB; 2020.
  2. Jaramillo Sierra PV. Aprovechamiento energético de la cascara de piña como biomasa para la obtención de bioetanol y bromelina como subproducto con ayuda del simulador ASPEN PLUS (Barchelor’s thesis). Bucaramanga, Colombia: Universidad Autónoma de Bucaramanga UNAB; 2022.
  3. FAO. Reducir la pérdida de alimentos y valorizar frutas y residuos para impulsar la sostenibilidad y rentabilidad de la industria de la piña. Frutas Tropicales Sostenibles N.º 11. Roma. 2024. https://doi.org/10.4060/cd0668es
  4. Aguirre Tinoco JV. Incorporación de harina de cáscara de piña como fuente de fibra en la elaboración de un producto cárnico tipo hamburguesa (Bachelor’s thesis). Bogotá, D.C., Colombia: Universidad de La Salle; 2022.
  5. Flórez Martínez DH, Uribe Galvis CP, Ruiz Ramírez DM, González Cerón SP. Perspectivas tecnológicas y comerciales para el cultivo de piña en Colombia. Agrosavia; 2020. https://doi.org/10.21930/agrosavia.analisis.7403503.
  6. Osorio Malvacea PA. Extracción de fibra dietaría obtenidos a partir de residuos de piña para la elaboración de una galleta funcional con harina de banano. Universidad Abierta y a Distancia; 2023.
  7. Pardo JE, Ocegueda D, Sánchez A, & Valdivieso UA. Obtención de bioetanol a partir de residuos de cáscara y pulpa de piña (Ananas comosus). Jóvenes en la Ciencia. 2020;8:1-8.
  8. Barrera R, Ardila AN, Murcia JF. Producción de etanol a partir de piñas de rechazo de cultivos del Chocó. rev ion. 2020;33(1):47–56. https://doi.org/10.18273/revion.v33n1-2020005
  9. Morales Vázquez JG. Producción de etanol a partir de residuos de piña (Master’s tesis). Instituto Tecnológico de Orizaba. Veracruz, México: Tecnológico Nacional de México; 2020.
  10. Red de información y Comunicación del Sector Agropecuario (Agronet). Evaluaciones agropecuarias municipales (EVA) del año 2022. [Bases de datos]. Available in: https://www.agronet.gov.co/estadistica/Paginas/home.aspx?cod=1. Accessed on: february 9 2024.
  11. Aggarwal NK, Kumar N, Mittal M. Bioethanol: An Overview of Current Status and Future Direction. In: Bioethanol Production. Green Chemistry and Sustainable Technology. Springer, Cham; 2022. https://doi.org/10.1007/978-3-031-05091-6_1
  12. Dash D, Pattanaik BP. Fuel-Purpose Bioethanol from Agricultural Waste: A Step Towards Sustainable Environment and Energy Security. In: Kolhe ML, Jaju SB, Diagavane PM. (eds). Smart Technologies for Energy, Environment and Sustainable Development, Vol 1: Select Proceedings of ICSTEESD 2020. Singapore: Springer Nature Singapore; 2022. p. 739–49.https://doi.org/10.1007/978-981-16-6875-3_59
  13. Mishra K, Rathore M, Tickoo J, Singh AK. Production of bioethanol from fruit waste. Materials Today: Proceedings. 2022;68(4):1167-1171. https://doi.org/10.1016/j.matpr.2022.09.324
  14. Vélez De La Cruz JF, Vergara Alcívar AE. Estudio del aprovechamiento de la biomasa generada a partir de la producción de piña “Ananas comosus" para la obtención de bio-etanol (Bachelor's tesis). Ecuador: Universidad de Guayaquil; 2020.
  15. Jambulingam K, Sathya A, Sharvika T. Bioethanol production from pineapple peels waste by heat treatment and enzyme hydrolysis: An eco-friendly and economical method. Res. J. Biotech. 2021;16(12):64-71.
  16. ICONTEC. NTC 287: Grasas y aceites animales y vegetales. Determinación del contenido de humedad y materia volátil. Bogotá, Colombia: Instituto Colombiano de Normas Técnicas y Certificación; 2018.
  17. Garay Hernández CA, Peña Peña N. Obtención de azúcares reductores por medio de fermentación sólida a partir de cáscaras de piña (Bachelor's thesis). Bogotá D. C., Colombia: Fundación Universidad de América; 2018.
  18. ICONTEC. NTC 1886: Productos alimenticios. Determinación de cenizas. Bogotá, Colombia: Instituto Colombiano de Normas Técnicas y Certificación; 2015.
  19. TAPPI. TAPPI 204 cm-97: Solvent extractives of wood and pulp. Atlanta, GA: Technical Association of the Pulp and Paper Industry; 1997.
  20. Rosales-Castro M, Honorato-Salazar JA, Santos-García AB, Pérez-López ME, Colotl-Hernández G, Sánchez-Monsalvo V. Composición química de las hojas y ramas de Cedrela odorata L. de dos plantaciones forestales como fuente de materia prima lignocelulósica. Madera y bosques. 2016;22(2):131-146. https://doi.org/10.21829/myb.2016.2221330.
  21. American Society for Testing Materials. ASTM D1104-56 Method of Test for Holocellulose in Wood. University of Florida, George A. Smathers Libraries; 1959b.
  22. Figueroa Montero A, Vigueras G, Hernández-Guerrero M. Valorización de residuos lignocelulósicos: materiales, biomoléculas, azúcares fermentables y enzimas. In: Biorrefinerías y Economía Circular. México; Universidad Autónoma Metropolitana - Unidad Xochimilco 2019. p. 227-253.
  23. American Society for Testing Materials. ASTM D1103-55 T Method of Test for Alpha-Cellulose in Wood. University of Florida, George A. Smathers Libraries; 1959a.
  24. Romanelli GP, Ruiz D M, Pasquale GA. Química de la biomasa y los biocombustibles. Editorial de la Universidad Nacional de La Plata (EDULP); 2016.
  25. TAPPI. Reaffirmation of T 222 Om-02: Acid-Insoluble Lignin in Wood and Pulp. Atlanta, GA: Technical Association of the Pulp and Paper Industry; 2006.
  26. NATIONAL RENEWABLE ENERGY LABORATORY. Chemical analysis and testing task: laboratory analytical procedure: NREL LAP-003 e NREL LAP-004. Golden; 1996.
  27. Ramírez Alfonso SM, Reyes Nieto MC. Aprovechamiento de residuos lignocelulósicos de la Ananas comosus (piña) para la producción de xilitol por hidrólisis enzimática (Bachelor’s thesis). Bogotá D. C., Colombia: Fundación Universidad de América; 2017.
  28. Lobo MG, Paull RE. Handbook of Pineapple Technology (Production, Postharvest Science, Processing and Nutrition) || Value added processing and utilization of pineapple by-products; 2017. 196–220. https://doi.org/10.1002/9781118967355
  29. Reis CGD, Figueirêdo RMFD, Queiroz AJDM, Paiva YF, Amadeu LTS, Santos FSD, et al. Pineapple peel flours: Drying kinetics, thermodynamic properties, and physicochemical characterization. Processes. 2023;11(11):3161. https://doi.org/10.3390/pr11113161
  30. Rivera AMP, Toro CR, Londoño L, Bolivar G, Ascacio JA, Aguilar CN. Bioprocessing of pineapple waste biomass for sustainable production of bioactive compounds with high antioxidant activity. J. Food Meas. Charact. 2023;17(1):586-606. https://doi.org/10.1007/s11694-022-01627-4
  31. Owoeye TF, Akinlabu DK, Ajayi OO, Afolalu SA, Popoola JO, Ajani OO. Phytochemical constituents and proximate analysis of dry pineapple peels. IOP Conf. Ser.: Earth Environ. Sci. 2022;993:012027. https://doi.org/10.1088/1755-1315/993/1/012027
  32. Sukruansuwan V, Napathorn SC. Use of agro-industrial residue from the canned pineapple industry for polyhydroxybutyrate production by Cupriavidus necator strain A-04. Biotechnology for biofuels, 2018;11:202. https://doi.org/10.1186/s13068-018-1207-8
  33. Echeverría Narváez WP. Determinación del contenido de lignina presente en biomasas residuales procedentes del sector agrícola ecuatoriano (Bachelor’s tesis). Quito, Ecuador: Universidad Central del Ecuador; 2021.