Caracterización y Performance Ambiental de Carbones Activados Provenientes de Residuos Agrícolas
DOI:
https://doi.org/10.22517/23447214.26076Palabras clave:
Adsorción Solar, Análisis de Ciclo de Vida, Biorresiduos, Materiales PorososResumen
La refrigeración solar por adsorción constituye una alternativa apropiada para zonas rurales sin acceso confiable a energía eléctrica, y su desempeño depende en gran medida del par adsorbente–adsorbato utilizado. El carbón activado obtenido a partir de biomasa residual agrícola representa una opción de bajo costo y bajo impacto ambiental, pero la literatura disponible se ha centrado mayormente en optimizar sus propiedades fisicoquímicas sin integrar de manera sistemática la evaluación ambiental de sus procesos de obtención. El presente trabajo aborda esta brecha mediante la producción y análisis integral de carbones activados obtenidos por activación física de carozos de durazno, ciruela y almendra, con el fin de determinar su idoneidad técnica y ambiental para aplicaciones en refrigeración solar por adsorción con metanol. Los materiales fueron sintetizados mediante carbonización y activación con dióxido de carbono y caracterizados a través de técnicas que permitieron evaluar su estructura porosa, morfología superficial, composición química y comportamiento térmico. El carbón activado derivado del carozo de almendra presentó la mayor área específica, así como mayor volumen y tamaño de poro, propiedades que favorecen la adsorción y desorción del refrigerante. De manera complementaria, se evaluaron los impactos ambientales asociados a la producción de cada material mediante un análisis de ciclo de vida, identificándose que los carbones obtenidos a partir de almendra mostraron el mejor desempeño ambiental. Los resultados demuestran que la valorización de residuos frutícolas permite obtener materiales técnicamente eficientes y ambientalmente ventajosos para su aplicación en refrigeración solar.
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A. M. Abdel-Dayem and M. Abdulrahman Baharith, “Numerical simulation and optimization of a solar adsorption icemaker,” Int. J. Heat Technol., vol. 40, no. 4, pp. 1033–1043, 2022.
A. Mostafa, M. Hassanain, and E. Elgendy, “Transient simulation and design parameters optimization of a cold store utilizing a solar-assisted adsorption refrigeration system,” Case Stud. Therm. Eng., vol. 37, Art. no. 102273, 2022.
R. Wang, L. Wang, and J. Wu, Adsorption Refrigeration Technology: Theory and Application. Singapore: John Wiley & Sons, 2014.
G. Adenane, B. Mohammed, and G. Mea, “Effect of operating temperatures and working pairs on performance of solar adsorption cooling system,” Int. J. Heat Technol., vol. 39, no. 4, pp. 1280–1286, 2021.
F. Nollas, “Diseño, construcción y evaluación de prototipo de refrigerador solar por adsorción,” M.S. thesis, Inst. Invest. Energía No Convencional, Univ. Nac. Salta, Salta, Argentina, 2023.
A. Sartarelli and E. Cyrulies, “Entalpía isostérica de adsorción de metanol en carbones activados con alto grado de microporosidad,” Av. Energías Renov. Medio Ambiente, vol. 23, pp. 02.01–02.12, 2019.
N. Arena, J. Lee, and R. Clift, “Life cycle assessment of activated carbon production from coconut shells,” J. Clean. Prod., vol. 125, pp. 68–77, 2016.
J. J. Arroyo-Gómez et al., “Applicability of activated carbon obtained from peach stone as an electrochemical sensor for detecting caffeine,” J. Electroanal. Chem., vol. 822, pp. 171–176, 2018.
O. Ioannidou and A. Zabaniotou, “Agricultural residues as precursors for activated carbon production—A review,” Renew. Sustain. Energy Rev., vol. 11, no. 9, pp. 1966–2005, 2007.
A. Demirbas, “Agricultural based activated carbons for the removal of dyes from aqueous solutions: A review,” J. Hazard. Mater., vol. 167, no. 1–3, pp. 1–9, 2009.
R. Piastrellini et al., “Evaluación ambiental del aprovechamiento de aserrín para la producción de carbones activados destinados a sistemas de refrigeración solar por adsorción,” Braz. J. Anim. Environ. Res., vol. 5, no. 1, pp. 480–489, 2022.
Environmental management—Life cycle assessment—Requirements and guidelines, ISO Standard 14044, 2006.
Environmental management—Life cycle assessment—Principles and framework, ISO Standard 14040, 2006.
I. I. El-Sharkawy, M. Hassan, B. B. Saha, S. Koyama, and M. M. Nasr, “Study on adsorption of methanol onto carbon-based adsorbents,” Int. J. Refrig., vol. 32, no. 7, pp. 1579–1586, 2009.
S. Harabi et al., “Adsorption of pesticides on activated carbons from peach stones,” Processes, vol. 12, Art. no. 238, 2024.
L. Listiawati, J. Istant, and M. Ivandy, “Solar-powered adsorption cooling using activated carbon and methanol: Efficiency, feasibility, and optimization pathways,” J. Mekintek, vol. 15, no. 2, pp. 34–42, 2024.
Manual de carbón activo, Univ. Sevilla, Sevilla, Spain, 2022. [Online]. Available: https://www.elaguapotable.com/Manual%20del%20carb%C3%B3n%20activo.pdf
A. Vilén et al., “Comparative life cycle assessment of activated carbon production from various raw materials,” 2022.
H. Gu, R. Bergman, N. Anderson, and S. Alanya-Rosenbaum, “Life cycle assessment of activated carbon from woody biomass,” Wood Fiber Sci., vol. 50, pp. 229–243, 2018.
M. Amin et al., “Conversion of waste biomass into activated carbon and evaluation of environmental consequences using life cycle assessment,” Appl. Sci., vol. 12, no. 11, Art. no. 5741, 2022.
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