Beneficio del bagazo de maíz y caña de azúcar para la generación de energía y el desarrollo de materiales en Nigeria y Sudáfrica: una breve descripción

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Revista Alexandria Engineering

Volumen 55, Número 3 , septiembre de 2016 , páginas 3025-3036

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Beneficio del bagazo de maíz y caña de azúcar para la generación de energía y el desarrollo de materiales en Nigeria y Sudáfrica: una breve descripción

Enlaces Autor panel de recubrimiento abiertoLesego M. Mohlala un b eMichael O. Bodunrin c d fAyotunde A. Awosusi dMichael O. Daramola dNonhlanhla P. Cele b ePeter A. Olubambi un correo

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https://doi.org/10.1016/j.aej.2016.05.014Obtenga derechos y contenido

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Resumen

Los desafíos del aumento de la demanda de energía y los materiales avanzados para el desarrollo de infraestructura en los países en desarrollo han requerido la búsqueda de fuentes sostenibles de materias primas. La gran cantidad de residuos agrícolas generados en África debido a la gran disponibilidad de tierra cultivable ha sido un ímpetu para resolver algunos de estos desafíos. Por lo tanto, este artículo de revisión proporciona información sobre los beneficios y desafíos de los dos residuos agrícolas generados en gran medida, mazorcas de maíz y bagazo de caña de azúcar, en Nigeria y Sudáfrica. Se reportan las cantidades estimadas de bagas de maíz y bagazo de caña de azúcar generadas por estos países. Los potenciales de beneficio del bagazo de maíz y caña de azúcar en la generación de energía , enEl desarrollo de materiales y en otros propósitos, como la producción de productos químicos de plataforma, se revisan y discuten. Se enumeran varias tecnologías desplegables en el beneficio de estos desechos, y se discuten brevemente los beneficios y desafíos que se asocian con el beneficio de estos desechos.

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Palabras clave

Gestión de residuos

Biomasa

Elote

Bagazo de azucar

Energía

Materiales avanzados

1 . Introducción

Nigeria y Sudáfrica son dos países considerados como las economías más grandes de África. En 2015, el producto interno bruto (PIB) de estos países se estimó en 525 (Nigeria) y 350.63 (Sudáfrica) mil millones de USD [1] , [2] . La contribución de la agricultura al PIB de Nigeria en 2012 fue del 30,9% y, desde entonces, ha aumentado hasta la fecha [3] . En 2014, la tasa de crecimiento del sector agrícola fue del 38,53% y contribuyó con aproximadamente el 26,6% al PIB nominal del país [4] . En Nigeria, la producción de cultivos se identificó como el principal impulsor del sector agrícola en el tercer trimestre de 2015 [4]. Si bien la contribución de la agricultura a la economía sudafricana es insignificante, Sudáfrica sigue siendo uno de los mayores productores de maíz en África, seguido de Nigeria y Egipto [5] . Esto indica que existen enormes potenciales para la producción de alimentos, independientemente de la contribución significativa de la agricultura al crecimiento económico actual de las naciones africanas. El reciente aumento en la generación de residuos / desechos agrícolas en África se puede atribuir al aumento en la demanda de alimentos debido a un crecimiento demográfico y una migración rural-urbana sin precedentes. Estos residuos agrícolas (biomasa) están formados por residuos sólidos como componentes principales [6] . Okot-Okumu informó que la materia orgánica descomponible, también conocida como biomasa, constituye la principal forma de residuos sólidos generados en los países del este de África [7] . En 2009, el Programa Ambiental de las Naciones Unidas (PNUMA) informó que el aumento continuo de la población, el crecimiento económico y el mejor nivel de vida han dado como resultado un aumento esporádico en el volumen de la biomasa de residuos generada [8] . Además, se informó que alrededor de 140 mil millones de toneladas métricas de biomasa residual se generan únicamente a nivel mundial a partir de actividades agrícolas cada año [8] . Además, la eliminación ineficaz de la biomasa de residuos constituye un gran problema para la sociedad porque la descomposición de los residuos genera gases de efecto invernadero que contribuyen al cambio climático global.  [8] . La Agencia Internacional de Energía (IEA, por sus siglas en inglés) estimó que el sector de los residuos contribuyó a una quinta parte de las emisiones antropogénicas mundiales de metano, un importante contribuyente al cambio climático global [6] . Sin embargo, una cantidad sustancial de la enorme cantidad de biomasa generada cada año se puede convertir en productos valiosos. Pero la falta de información sobre los beneficios potenciales de estos desechos, la falta de tecnologías adecuadas para convertirlos en productos valiosos y las políticas gubernamentales débiles son los factores atenuantes para aprovechar los beneficios potenciales antes mencionados de esta biomasa de desechos en la mayoría de los países en desarrollo.como Nigeria y Sudáfrica. Además, el sistema ineficiente de eliminación de residuos y la falta de instalaciones de reciclaje en estos países también constituyen un impedimento [9] . En este artículo, se muestran y discuten los beneficios potenciales de la biomasa residual generada a partir de los residuos agrícolas en la creación de riqueza. Al mismo tiempo, la revisión busca explorar varias formas de utilizar los residuos para producir productos valiosos, lo que provoca que los interesados ​​en el sector se interesen en aprovechar los beneficios.

1.1 . Residuos de biomasa y clasificación.

Se han proporcionado varias definiciones de biomasa en la literatura (por ejemplo, ver [10] ). No obstante, la biomasa puede definirse como un material biológico derivado de organismos vivos o recientemente vivos o material orgánico muerto [11] . En el contexto de la biomasa para energía, se les conoce como combustibles no fósiles que son biodegradables y renovables . La biomasa se considera una fuente de energía renovable porque libera energía térmica para el trabajo cuando se quema en el aire (oxígeno) o se le permite sufrir una descomposición natural y se puede reponer a diferencia del combustible fósil. Además, el ciclo de CO 2 está cerrado (es decir, la cantidad de CO 2 liberada durante la combustión es igual a la cantidad de CO 2).2 absorbido durante la fotosíntesis de la planta) [12] . La biomasa se usa a menudo para referirse a material de origen vegetal, pero la biomasa puede aplicarse igualmente a materiales derivados tanto de animales como de plantas [13] .

Según el Instituto de Energía de Australia (AIE) [14] , la biomasa se puede clasificar como biomasa virgen y biomasa residual. La biomasa virgen se subdivide en dos grandes grupos:

•

Bosques terrestres, pastos, cultivos energéticos y cultivos cultivados.

•

Algas acuáticas y plantas acuáticas.

La biomasa residual se clasifica en tres grupos principales:

•

Desechos agrícolas, tales como tallos de maíz , mazorcas de maíz, cáscara de almendra de palma, cáscara de coco, paja de caña de azúcar, bagazo de caña de azúcar, cáscaras de nuez y estiércol de ganado, aves de corral y cerdos [11] .

•

Residuos forestales, como astillas de madera, corteza, aserrín, corte de madera y desechos de molinos [14] .

•

Residuos municipales, como residuos de papel y recortes de jardín [8] , [14] , [15] , [16] , [17] , [18] .

El enfoque de este artículo es sobre la biomasa residual con énfasis en el bagazo de la mazorca y la caña de azúcar, que se producen en grandes cantidades en Nigeria y Sudáfrica. Las biomasas vírgenes se consumen directamente como alimento o se utilizan como materias primas para el procesamiento de alimentos. La creciente demanda de alimentos y la competencia esperada con la cadena alimentaria han hecho que la biomasa virgen sea menos atractiva para la generación de energía y el desarrollo de materiales .

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