Línea de investigación: Ambiente y Sociedad: Sistemas de Salud y Saneamiento Ambiental

Autor: María Laura Correa Quevedo

E-mail: lcorrea@qui.una.py

Tutor: Dr. Osvaldo David Frutos González

Co-tutor: Dr. Octavio García Depraect

Resumen

Esta investigación evalúa el potencial de valorización energética de los residuos de pulpa y cáscara de Acrocomia aculeata mediante la producción de biohidrógeno y metano, contribuyendo al desarrollo de estrategias de bioeconomía circular en América Latina. Se analizaron la pulpa y la cáscara sin tratamiento, así como las fracciones sólida y líquida obtenidas tras pretratamiento con agua subcrítica (150, 200 y 250 °C), bajo condiciones mesofílicas, con el objetivo de cuantificar los rendimientos y la distribución energética entre fases. En la producción de hidrógeno, la pulpa sin tratar alcanzó el mayor BHP (125,1 NmL H₂ g⁻¹ VS), mientras que el pretratamiento redujo progresivamente los rendimientos en ambas fracciones. El balance energético indicó una producción máxima de 104 m³ H₂·ton⁻¹ (≈15 GJ·ha⁻¹·año⁻¹), evidenciando que la pulpa presenta un alto potencial fermentativo sin requerir pretratamiento. En la producción de metano, la pulpa sin tratar también mostró el mayor rendimiento (490,68 NmL CH₄ g⁻¹ VS) y alta biodegradabilidad, mientras que el pretratamiento moderado (150 °C) mantuvo valores elevados. En contraste, la cáscara requirió condiciones intermedias de pretratamiento (200 °C) para maximizar su rendimiento (312,95 NmL CH₄ g⁻¹ VS). Los balances energéticos indicaron producciones de hasta 411,38 m³ CH₄·ton⁻¹ para pulpa (≈165 GJ·ha⁻¹·año⁻¹) y 54 GJ·ha⁻¹·año⁻¹ para cáscara bajo condiciones óptimas. En conjunto, los resultados demuestran que la pulpa es un sustrato altamente eficiente para la producción directa de biohidrógeno y metano, mientras que la valorización de la cáscara requiere pretratamiento hidrotermal, destacando el potencial de integración de ambas rutas en esquemas de biorrefinería.

Palabras claves: Acrocomia aculeata, Agua subcrítica, Biohidrógeno, Metano, Biorrefinería

Abstract

This study evaluates the energy valorization potential of pulp and shell residues from Acrocomia aculeata through biohydrogen and methane production, contributing to the development of circular bioeconomy strategies in Latin America. Untreated pulp and shell, as well as the solid and liquid fractions obtained after subcritical water pretreatment (150, 200, and 250 °C), were analyzed under mesophilic conditions to quantify yields and energy distribution between phases. For hydrogen production, untreated pulp achieved the highest biochemical hydrogen potential (BHP) (125.1 NmL H₂ g⁻¹ VS), while pretreatment progressively reduced yields in both fractions. The energy balance indicated a maximum production of 104 m³ H₂·ton⁻¹ (≈15 GJ·ha⁻¹·year⁻¹), demonstrating that pulp has a high fermentative potential without requiring pretreatment. For methane production, untreated pulp also showed the highest yield (490.68 NmL CH₄ g⁻¹ VS) and high biodegradability, while moderate pretreatment (150 °C) maintained elevated values. In contrast, the shell required intermediate pretreatment conditions (200 °C) to maximize its yield (312.95 NmL CH₄ g⁻¹ VS). Energy balances indicated productions of up to 411.38 m³ CH₄·ton⁻¹ for pulp (≈165 GJ·ha⁻¹·year⁻¹) and 54 GJ·ha⁻¹·year⁻¹ for shell under optimal conditions. Overall, the results demonstrate that pulp is a highly efficient substrate for direct biohydrogen and methane production, whereas shell valorization requires hydrothermal pretreatment, highlighting the potential integration of both pathways within biorefinery schemes.

Keywords: Acrocomia aculeata, Subcritical water, Biohydrogen, Methane, Biorefinery