Characterization of accidents due to canines bite
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ISSN Versión impresa: 1992-2159; ISSN Versión electrónica: 2519-5697
Biotempo, 2022, 19(1), jan-jun.: 51-63.
ORIGINAL ARTICLE / ARTÍCULO ORIGINAL
ANAEROBIC BIODIGESTION OF MUSACEAE RESIDUES:
ECUADOR CASE
BIODIGESTIÓN ANAERÓBICA DE RESIDUOS DE MUSACEAS:
CASO ECUADOR
Alex Solano-Apuntes1; Wilmer Ponce-Saltos2 & Freddy Zambrano-Gavilanes3*
1 Instituto de Posgrado, Facultad de Ingeniería Agrícola, Universidad Técnica de Manabí, Portoviejo, Manabí, Ecuador.
E-mail: apsolanoa@hotmail.com
2 Instituto Nacional de Investigaciones Agropecuarias, INIAP Estación Experimental Portoviejo, Laboratorio de Bromatología
y Calidad de los Alimentos, Portoviejo, Manabí, Ecuador. wilmer.ponce@iniap.gob.ec.
3 Facultad de Ingeniería Agronómica, Universidad Técnica de Manabí, Portoviejo, Manabí, Ecuador. E-mail: freddyzg_86@
hotmail.com
*Corresponding author: freddyzg_86@hotmail.com
Alex Solano-Apuntes: https://orcid.org/0000-0002-0947-7441
Wilmer Ponce-Saltos: https://orcid.org/0000-0002-4250-5184
Freddy Zambrano-Gavilanes: https://orcid.org/0000-0003-0004-9122
Biotempo (Lima)
doi:10.31381/biotempo.v19i1.4803
https://revistas.urp.edu.pe/index.php/Biotempo
ABSTRACT
Ecuador is a country where three sectors with bioenergy potential have been identi ed: rstly, agriculture, with products
such as rice, bananas, cocoa, co ee, sugar cane, hard corn, African palm, hearts of palm, pineapple, and plantain. e
second is the livestock sector, with poultry, pig, and beef activities. e third is the forester. e residues generated by
Musaceae (Banana and Plantain) are not well used e ciently because they are disposed of in the open air and present
environmental and economic problems for banana growers, however, this fruit o ers the opportunity to obtain value-
added bioproducts due to its chemical composition. Musaceae crops have been established predominantly in lands
with a high mechanized agricultural vocation and with great hydrological wealth, these areas are of medium and high
vulnerability to productive processes, and are not recommended for intensive urban, industrial, mining, and recreational
development. e correct management of organic waste is achieved through di erent treatments that involve recycling
these organic materials, transforming them into value-added products. e recycling of organic matter has received a
strong boost with the high cost of chemical fertilizers, with the search for non-traditional energy alternatives, as well
as the need for decontamination and waste disposal routes. Aerobic digestion is a process carried out by various groups
of microorganisms, mainly bacteria, and protozoa, which, in the presence of oxygen, act on dissolved organic matter,
transforming it into harmless end products and cellular matter. e present investigation arises as an alternative for the
management and use of the residual biomass of the Musaceae, mainly in the organic waste that they generate, and thus
give it an adequate use through the production of biogas in Ecuador.
Revista Biotempo
Volumen 19 (1) Enero-Junio 2022
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lat
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Catalogo
2.0
Volumen 19 (1) Enero-Junio 2022
Facultad de Ciencias Biológicas de la
Universidad Ricardo Palma
(FCB-URP)
Facultad de Ciencias Biológicas de la
Universidad Ricardo Palma
(FCB-URP)
Este artículo es publicado por la revista Biotempo de la Facultad de Ciencias Biológicas, Universidad Ricardo Palma, Lima, Perú. Este es un artículo de acceso abierto,
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Keywords: bioenergy – biogas – musaceae – microorganisms – organic waste
RESUMEN
Ecuador es un país donde se han identicado tres sectores con potencial bioenergético: en primer lugar, el agrícola, con
productos como el arroz, banano, cacao, café, caña de azúcar, maíz duro, palma africana, palmito, piña y plátano. El
segundo es el sector pecuario, con las actividades avícola, porcina y vacuna. El tercero es el forestal. Los residuos que
generan las Musáceas (Banano y Plátano) no son bien aprovechados ecientemente debido a que son desechados al aire
libre y presenta problemas ambientales y económicos para los bananeros, sin embargo, esta fruta ofrece la oportunidad
de obtener bioproductos de valor agregado debido su composición química. Los cultivos de Musáceas se han establecido
predominantemente en tierras de alta vocación agrícola mecanizada y con gran riqueza hidrológica, estas zonas son de
mediana y alta vulnerabilidad a los procesos productivos, y no son recomendables para el desarrollo urbano intensivo,
industrial, minero y de recreación. El correcto manejo de los residuos orgánicos se logra a través de diferentes tratamientos
que implican un reciclaje de estas materias orgánicas, transformándolas en productos con valor agregado. El reciclaje
de materia orgánica ha recibido un fuerte impulso con el alto costo de los fertilizantes químicos, con la búsqueda de
alternativas no tradicionales de energía, así como también, la necesidad de vías de descontaminación y eliminación de
residuos. La digestión aeróbica es un proceso realizado por diversos grupos de microorganismos, principalmente bacterias
y protozoos que, en presencia de oxígeno actúan sobre la materia orgánica disuelta, transformándola en productos nales
inocuos y materia celular. La presente investigación surge como una alternativa para el manejo y aprovechamiento de la
biomasa residual de las Musáceas principalmente en los residuos orgánicos que estas generan y así darle una adecuada
utilización mediante la elaboración de biogás en el Ecuador.
Palabras clave: bioenergía – biogas – musaceae – microorganismos – residuos orgánicos
INTRODUCCIÓN
El auge en la demanda del consumo energético en todo
el planeta y la dependencia de fuentes de energía no
renovable, así como los problemas ambientales asociados
nos exigen la búsqueda de nuevas tecnologías y fuentes
energéticas (Durazno, 2018). El uso global de la energía
ha ido aumentando desde la Revolución Industrial en
forma creciente. Las fuentes principales de energía son
los combustibles fósiles: carbón, gas natural y petróleo,
que aportan entre el 75% y el 85% del total de la
energía utilizada. Las reservas de combustibles fósiles son
limitadas y a corto o mediano plazo, se necesitarán fuentes
alternativas de combustibles. Entre ellos, los combustibles
producidos biológicamente o biocombustibles (Gonzabay
& Moisés, 2016).
Varios países son pioneros en la obtención de energía
eléctrica a partir de la generación de biogás a través de
procesos anaerobios como Alemania, Reino Unido y
Dinamarca, esto indica que es una tecnología madura
que puede ser transferida a los sectores industriales y
rurales del país (Montenegro et al., 2016). Como indica
López (2016), los subproductos agroindustriales y los
residuos de cosecha constituyen en los países agrícolas
una fuente importante de alimento, y en la mayoría de
los casos, por falta de conocimiento y voluntad técnica,
no son aprovechados de manera adecuada. Las energías
alternativas están tomando auge ante los altos costos
de los hidrocarburos fósiles y el impacto ambiental. La
producción de gas metano mediante digestión anaerobia
y el tratamiento de aguas residuales para su reutilización es
una alternativa viable donde la producción del biogás y el
uso eciente del agua representan una opción alternativa
a la problemática regional (García-Galindo et al., 2014).
La biodigestión anaeróbica es un proceso biológico, que
en ausencia de oxígeno y dado en varias etapas en las que
intervienen distintas poblaciones de microorganismos,
haciendo posible la transformación de la fracción
orgánica de los RSU (Residuos sólidos urbanos) en
biogás. El biogás, es una mezcla de gases, entre los cuales
principalmente se encuentran el CH4 (50-70%) y el
CO2 (30-50%) en mayor proporción, seguido de otros
en menor proporción como lo son el vapor de agua, aire
(N2 y O2) que puede entrar en la alimentación, NH3 y
compuestos de azufre (H2S) que se forman durante el
proceso. Se dice del biogás que es una fuente de energía
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secundaria, debido a que es un gas combustible que
presenta una elevada capacidad caloríca, sobre 5.700
Kcal/m3, lo que le conere unas muy buenas características
como combustible para aprovechamiento en quemadores,
turbinas, calderas, etc. Pudiendo generar a través del calor
y electricidad si se cuenta con las instalaciones adecuadas
para ello (Millán, 2018).
Asumiendo que la mayor parte del suelo agrícola está
siendo utilizado para distintos cultivos de uso alimentario
o industrial, surge la oportunidad de utilizar la denominada
Biomasa Residual Agrícola (BRA), está es una fuente de
biomasa vegetal a partir de su transformación. La BRA es
una fuente de biomasa vegetal procedente de la fracción
(hojas, tallos, raíces, etc.) de toda la biomasa generada
por un cultivo (Carhuancho, 2015). Como indica Lijarza
(2017), en la actualidad se han desarrollado métodos para
la transformación de residuos en energía y así alcanzar
la meta de conservación de los recursos y del ambiente.
Una forma de obtener energía a partir de los residuos es
mediante la digestión anaeróbica. El aprovechamiento
de los residuos orgánicos generados por la agricultura
constituye un aspecto básico a considerar para mejorar
la viabilidad económica, el medioambiente y el propio
sistema productivo (Roca-Perez et al., 2017).
Con relación al Ecuador, al ser un país con gran potencial
agrícola y ganadero, se puede obtener una gran cantidad
de desechos (biomasa) que se pueden destinar a la gen-
eración de energías alternativa. Sin embargo, el uso de
biogás para la generación de energía eléctrica no es una
tecnología muy común en nuestro país
(Durazno, 2018).
Como indica Kummamuru (2016), actualmente la bio-
masa cubre el 14% de la demanda mundial de energía,
pero es utilizado en procesos inecientes donde no se
aprovechan todos sus compuestos. De acuerdo al Minis-
terio de Agricultura y Ganadería en el país se generan al
año una ingente cantidad de residuos, éstos generalmente
son quemados, abandonados en el sitio de producción o
arrojados en los ríos, constituyéndose en un grave foco de
contaminación para los ecosistemas por cuanto debido
a su estructura lignocelulósica la biodegradación es lenta
(Cueva, 2018).
Ecuador es un país agrícola en el cual se tienen nueve
cultivos principales. Entre los cultivos más importantes se
encuentran las musáceas, que es de interés mundial por
su alto contenido de almidón y material lignocelulósico
(Flor, 2017). Los residuos generados por las Musáceas
son elevados, ya que en el país es masivo su consumo en
especial en el área alimenticia (chierías), donde solo es
de interés su fruto, desperdiciando las cascaras y el raquis
de la racima, donde es bueno darle un uso adecuado a
todo ese material que se desperdicia en los basureros, un
segundo uso como biogás actividad amigable con el me-
dio ambiente; se estima que por cada tonelada de fruto
producido se generan aproximadamente 480 kg de hojas,
160 kg de tallo, 3 t de pseudotallo y 440 kg de cáscara;
una vez que el plátano cumplió su fase de producción se
lo cosecha para diversos nes, quedando varios residuos
como el pseudotallo, hojas, raquis y cascara esto varía de
acuerdo a su n, una vez cosechada esta permite el paso a
una nueva planta por Medina et al. (2018).
Como maniesta Giraldo & Montoya (2015), la mayoría
de estos residuos producidos por las Musáceas se quedan
en campo como el pseudotallo en la época de verano ser-
virá como fuente de humedad, ya que está constituido
por líquido el mismo que humedece la zona donde se
está descomponiendo, también sirve los residuos como
rastrojos mismos que se descomponen por la acción mi-
crobiana y posteriormente se incorporan al suelo. Sin em-
bargo, los residuos de plátano contienen una buena can-
tidad de lignocelulosas con un 34,10% lo que es la pulpa
y 5,39% en la cascara, que pueden ser aprovechadas para
la generación de energía. Los residuos lignocelulósica del
banano pueden ser utilizados para la producción de bio-
etanol, biogás, ácidos orgánicos, entre otros (Romero et
al., 2017).
El empleo de biodigestores para la producción de biogás
con nes energéticos se ha convertido en una tecnología
con mayor acogida debido a los benecios económicos y
ambientales que conlleva su uso, al mismo tiempo que se
convierte en una tecnología alternativa rentable en zonas
agrícolas debido a la gran cantidad de materia prima
disponible a través de estas actividades (Sanchez-Quinde
et al., 2020). El problema de la contaminación ambiental
provocada por la deciente tecnología disponible en el
país para el manejo de residuos agrícolas ha llevado a que
se busquen alternativas adecuadas para estos residuos; sin
lograr sus objetivos, los pocos trabajos realizados no han
dado los resultados esperados (Sáez & Urdaneta, 2014).
La presente investigación surge como una alternativa para
el manejo y aprovechamiento de la biomasa residual de
las musáceas en Ecuador en la biodigestión anaeróbica
y así destacar su importancia mediante una revisión de
literatura.
MATERIALES Y MÉTODOS
Se utilizó como estrategias de búsqueda las siguientes
combinaciones de palabras clave “plátano o banano”,
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“biogas”, “Ecuador y Musaceae”, “biodigestión
anaeróbica”, “residuos de plátano o banano”. Se utilizaron
en las bases de datos cientícas en español e inglés en
plataformas regionales (SCIELO y Dialnet) SCOPUS
(Springer, Science Direct y Web of Science) y en
repositorios (Google Scholar) desde 1999 hasta 2021,
totalizando 52 documentos de los cuales 17 pertenecieron
a plataformas regionales, 10 a la plataforma SCOPUS y
25 pertenecieron a repositorios.
Aspectos éticos: Los autores señalan que se cumplieron
todos los aspectos éticos a nivel nacional e internacional.
RESULTADOS Y DISCUSIÓN
Todas las variedades de plátano y banano comestibles
son plantas monocotiledóneas pertenecientes a la familia
Musáceas y que descienden de productos de varios y
múltiples cruzamientos de dos especies silvestres, Musa
acuminata C. y Musa balbisiana C. La clasicación de
las musáceas se basa en dos aspectos fundamentales: el
primero de ellos se relaciona con la ploidía o fórmula
cromosómica de cada material. De acuerdo con esto,
el número básico de cromosomas tanto para banano y
plátano comestible es de 11 y podrían ser cultivares
diploides (22n), triploides (33n) y tetraploides (44n).
El segundo aspecto se relaciona con el nivel o grado de
aporte de los caracteres ancestros (M. acuminata y M.
balbisiana), estableciéndose 15 caracteres preponderantes
de cada uno, cuyos valores registran variaciones de uno a
cinco. Así, el uno corresponde a una característica típica
de M. acuminata y cinco a M. balbisiana; los valores de
dos, tres y cuatro, tendrían relación con las características
intermedias entre las dos especies progenitoras, basadas
en aspectos gobernados genéticamente (Maldonado et al.,
2017).
Estas especies han originado por mutaciones o
hibridaciones, los cultivares que hoy en día se siembran
alrededor del mundo, pertenecientes a los grupos AA, AB,
AAA, AAB, AAAA, AAAB, AABB, ABBB. La triploidia
fue otro paso importante en la evolución de las musáceas
comestibles; se encuentran en los grupos genómicos AAA,
AAB y ABB, son plantas más grandes y fuertes que los
diploides, con frutos de mayor pseudotallo más esbeltos y
hojas más erectas (Oretega et al., 2017).
El plátano es originario del sur-este asiático, pertenece
a la fa
milia de las musáceas y es uno de los principales
cultivos tropicales que tienen una gran demanda en
los mercados internacionales, lo cual hace que los
países productores se vean beneciados no solo por el
autoconsumo, sino también por su comercialización a
países europeos y estados unidos, además, de generar
fuentes de trabajo para miles de personas (Murillo &
Morales, 2018). Como maniesta Rojas et al. (2019),
hoy en día, el plátano se cultiva en al menos 107 países
con una producción mundial de más de 76 millones de t
métricas. El plátano es socioeconómicamente importante
debido a su alto consumo como alimento básico. La
mayoría de plátano de cocción es producido en África
Central y Occidental, mientras en América, países como
Ecuador, Colombia, Guatemala y Perú son grandes
productores y exportadores, aunque, solamente el 1,62%
de la producción mundial de plátano es exportada
(Cárdenas-González et al., 2017).
Manejo y Labores culturales del plátano y banano
Para un buen desarrollo productivo del plátano y banano
se hace necesario efectuar Buenas Prácticas Agrícolas
(BPA) tales como: riego, aporque, despunte, resiembra,
deshije, podas, decapitación foral. El manejo agronómico
de las musáceas consiste en realizar las buenas prácticas
como la selección de semillas las cuales deben estar limpias
de raíces viejas y fracciones necrosadas además se las debe
desinfectar con insecticidas y funguicidas utilizados
convencionalmente en el cultivo, los cormos que se utilicen
deben ser homogéneos al momento de sembrar, de tener
el control de malezas, las prácticas culturales como el
deshermane, deschante, deshoje, deshije, apuntalamiento,
control de malezas entre otras; como también realizar un
programa de fertilización y las prevenciones de las plagas y
enfermedades (Castellón et al., 2017).
Deshermane. Esta actividad consiste en identicar la
futura planta madre y eliminar con machete a ras del
suelo, los brotes llamados “hermanos”, que no tienen el
vigor necesario para obtener una buena producción. Esta
técnica es similar a la del deshije, pero se efectúa a los 4
meses después de la siembra, tiempo en el que se puede
identicar el mejor brote (Torres, 2012).
Deschante. Esta labor consiste en eliminar las vainas del
pseudotallo, las que se secan una vez cumplido su ciclo de
vida. Para ello, se debe utilizar un machete. Deben cortarse
únicamente las vainas que estén completamente secas y
que se desprenden fácilmente al tirarlas. Nunca deben
eliminarse vainas verdes, desgarrándolas o rasgándolas, ya
que por las heridas ocasionadas pueden penetrar bacterias
u otros agentes infecciosos (Torres, 2012).
Deshoje. Esta práctica consiste en realizar la limpieza y
eliminación de las hojas secas, con daños mecánicos o con
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presencia de enfermedades que funcionen como inoculo
de algún patógeno. El corte de la hoja se debe realizar
lo más cercano a la base en caso de eliminar totalmente
la hoja afectada y cuando las lesiones son menores, se
recomienda utilizar una poda quirúrgica exclusivamente
en la parte afectada. Cuando la planta se encuentra
con el racimo; se eliminan las hojas que intereran con
el desarrollo del racimo con el afán de alcanzar mayor
exposición de luz, calor y el regular el paso de aire (Vargas
et al., 2017).
Deshije. El deshije se basa en la selección de un hijo
lateral promisorio (los hijos primarios) que va a generar
la próxima generación y la eliminación de los otros hijos
conocidos como hijos de agua (plantas improductivas);
otro de los objetivos del deshije, es conservar la secuencia
de madre, hijo y nieto; así como también mantener el
ordenamiento lineal de las plantas dentro de las hileras
(Vargas et al., 2017).
Apuntalamiento. Es una labor que se debe realizar en
todas las plantas que tienen racimo para evitar que se
caigan y se pierda la fruta. Los materiales que sirven para
este trabajo son: caña de bambú, caña brava, piola de
yute, piola de plástico tipo suncho (Agrocalidad, 2018).
Control de Malezas. Este tipo de control de malezas se
debe realizar en el terreno y sus alrededores de manera
permanente para evitar la competencia por nutrientes y
que éstas se conviertan en hospedadoras de plagas, como
la Sigatoka Negra, Mal de Panamá, Nemátodos, entre
otros. El control puede ser manual o químico mediante la
aplicación de plaguicidas (Agrocalidad, 2018).
Fertilización. La planta de banano morfológicamente
tiene un sistema radical extraente y presenta rápido
crecimiento vegetativo; lo que provoca una gran
capacidad de extracción de nutrientes del suelo. La
fertilización se puede realizar de forma granular, orgánica
y foliar dependiendo de las necesidades del cultivo en
relación con los análisis foliares y de suelo. La dosis por
planta varía entre 60-120 g por planta dependiendo del
estado fenológico del cultivo; no obstante, se recomienda
utilizar mayor frecuencia en las fertilizaciones con una
menor dosis, por ejemplo: aplicar 3 sacos de 45 kg/ha
cada 3 semanas o 2 sacos de 45 kg/ha cada 2 semanas
dependiendo de la formulación requerida por el cultivo
(Vargas et al., 2017).
Control de plagas y enfermedades. Durante el desarrollo
del cultivo, las plagas producen diferentes tipos de daño
y pueden ocasionar importantes pérdidas económicas.
Las principales plagas que afectan el cultivo de banano
son: Picudo negro, Cochinilla, Escamas y Nematodos;
así como las enfermedades que producen diferentes tipos
de daños sobre el cultivo de banano son: Sigatoka negra,
Marchitez y Podredumbre bacteriana (Vargas et al., 2017).
El cultivo de plátano en el Ecuador
El Ecuador cuenta con importantes productos agrícolas,
y entre ellos uno de los más signicativos es el plátano en
sus distintas variedades, producto que por su versatilidad
para ser transformado en la industria y por la preferencia
de los consumidores se convierte en una opción válida
para transformarlo en muchas más opciones de las que
existen en el mercado, ya que su potencialidad apenas
está expuesta, pues la planta en si brinda multiplicidad de
usos para ser transformada en la nueva matriz productiva,
tanto las hojas y tallos son ricos en bra y celulosa,
sustancias que pueden ser usadas como materia prima en
la industria (Paz & Pesantez, 2013).
En el Ecuador, el plátano además de ser un producto
tradicional, su producción genera importantes divisas para
el país. se cosechan mayoritariamente dos variedades de
plátanos que son el dominico y el barraganete. En la zona
local del Guayas y Los Ríos se encuentra la producción
de dominico. En toda la zona de Santo Domingo y en
Manabí Cantón “El Carmen” está dedicado al cultivo y
exportación de barraganete. De acuerdo con el Instituto
Nacional de Estadística y Censos (INEC), en Ecuador
hay plantadas un estimado de 141.441 hectáreas de
plátano. Con 50.376 has, la provincia de Manabí
ubicada al sur-occidente del país es la mayor productora
concentrando el 35,6% del área total. A nivel nacional, el
71,6% de los cultivos de plátano son establecidos como
monocultivo lo que indica cierto grado de especialización
de la producción; el plátano tiene una contextura más
rme que el banano y un contenido más bajo de azúcares.
Entre las características del plátano verde una porción
de 100 g suministra 32 g de carbohidratos, 1,2 g de
proteína, 0,3 g de grasa y 135 kcal. Los plátanos además
tienen un alto contenido de agua y un bajo contenido de
proteína. Generalmente contienen alrededor de 20 mg de
vitamina C y 120 mg de vitamina A por 100 g. Contiene
además un bajo contenido de calcio, hierro y vitaminas
B y suministran únicamente 80 kcal por 100 g, De ahí el
fundamento de consumirlo aproximadamente 2 kg para
suministrar 1 500 kcal (Sepúlveda et al., 2017).
Fenologia del platano
El Plátano es una planta herbácea, perteneciente a la
familia de las musáceas, que consta de un tallo subterráneo
(Cormo o Rizoma) del cual brota un Pseudotallo aéreo;
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el Cormo emite raíces y yemas laterales que formaran los
hijos o retoños. Morfológicamente, el desarrollo de una
planta de plátano comprende tres fases: Vegetativa, Floral
y de Fructicación (Guerrero, 2011).
Las h
ojas, representan la inversión de recursos en
los procesos siológicos, su crecimiento depende
fundamentalmente del desarrollo de su área foliar, se
ha determinado que en el desarrollo de frutos requiere
mínimo de 7 a 10 hojas funcionales respectivamente
en lo que respecta al cultivo del plátano (Hernández et
al., 2007). En la Figura 1 se encuentra la Fenología del
plátano.
Figura 1: Fenología del Plátano
Fuente: Yzarra & López (2017).
La producción de plátano verde es de mayor importancia
dentro del Ecuador, con una producción anual de 430 mil
t. Consecuentemente la industria del plátano genera 285
mil de t de desechos por año, los mismos que contienen
celulosa, hemicelulosa, lignina, almidón, y pectina. La
mayor concentración de producción y desperdicios se
ubican en la provincia de Manabí la cual produce 230 mil
t de plátano y un desperdicio de 143 mil t. La recolección
de la producción deja cuatro tipos de residuos: raquis,
pseudo tallo, hojas y bananas de descarte. De cada t de
plátano recolectado, se generan tres t de pseudo tallo,
150 kg de raquis y 480 kg de hojas en materia húmeda.
Estos residuos suelen ser dejados sobre las plantaciones
como abono, pero en ocasiones se termina convirtiendo
en foco de infecciones o también descartado como basura
hacia basureros. Actualmente, estos desechos se usan
como material para abono de tierra y no tienen ningún
n como producto con valor agregado que pueda servir
dentro del mercado (Flor, 2017).
El cultivo de banano en Ecuador
Ecuador es el primer exportador de banano en el mundo
(Ortiz-Ulloa et al., 2021), es así que hasta mayo del 2020
se exportaron 174’741.774 cajas frente a 158’323.073
cajas de igual periodo del 2019, lo que equivale a un
incremento anual de 10,37%, con un promedio mensual
de 34,9 millones de cajas frente al promedio mensual del
2019 de 31,8 millones de cajas, de las cuales en el trópico
se produce el 89 %; en la zona baja de la Sierra, 10 %, y en
el Oriente, 1 % (AEBE, 2020). Como maniesta Moreira
(2019), Ecuador tiene al momento 162.234 hectáreas
sembradas de Banano y cuenta con 4,47 productores de
la fruta, de ellos se generan cerca del 95% de residuos
vegetales, ya que por lo general sólo se utiliza el fruto para
la comercialización y consumo, mientras que las demás
partes de la planta como las cáscaras o piel del plátano no
son aprovechados por el cultivador. Para Vásquez-Castillo
et al. (2019), con respecto a las pérdidas postcosecha,
estas uctúan entre el 10 y 80 % y son causadas por un
inadecuado manejo tanto de la postcosecha como en lo
agronómico. La fruta que no es apta para la exportación,
debido a los estándares de alta calidad exigidos por los
importadores, es utilizada en la agroindustria, para
alimentos de animales o fruta fresca para el mercado
nacional (FONTAGRO, 2006).
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Fenología del banano
El ciclo fenológico del cultivo de banano se puede dividir
en tres grandes etapas, iniciando desde la fase infantil
(fase 1), hasta la fase reproductiva de la planta (fase 3). La
duración del ciclo fenológico en promedio oscila en 404
días y está determinada por la variedad, la altitud, latitud
y las condiciones edafoclimáticas de cada una de las
regiones productivas. El cultivo de banano tiene un ciclo
de transición, esto consiste en que presenta diferentes
estadios en una misma planta; donde se puede tener una
planta madre en producción, un hijo desarrollado y un
nieto o nueva brotación (Vargas et al., 2017).
Figura 2: Fenología del cultivo de banano
Fuente: Guía práctica para el manejo de banano orgánico en el Valle del Chira (Torres, 2012).
Segunda Cosecha
Retorno
Emision de la Cucula
Cosecha para Exportacion
1.
2.
3.
4.
Semilla
Vegetativa
Segunda
Cosecha
Retorno
Emisión de
la Cucula
Cosecha para
Exportación
Brotamiento
Brote con 4
hojas
formadas
Brote del
Primer Hijuelo
El residuo del cultivo y procesamiento del banano está
compuesto principalmente por restos de pseudotallo,
hojas y bananas rechazadas. El pseudotallo se deja
normalmente en el suelo de la plantación como abono
orgánico o se mezcla con frutos rechazados para preparar
alimentos para el ganado. Cuando este residuo se vierte
de forma incontrolada, se descompone anaeróbicamente
produciendo gases de efecto invernadero y malos olores
con el consiguiente impacto ambiental negativo (Roca-
Perez et al., 2017). En el cultivo, solo el racimo de banano
es la parte aprovechable, lo cual corresponde al 20% o
30% de la planta; mientras el 70-80% de ésta se considera
residuo por utilizar. Este residuo está representado por el
tronco de la planta con sus hojas, el brote oral, el raquis
y la cáscara. La cáscara representa entre el 35% y el 40%
del banano, residuo potencialmente aprovechable en la
fabricación de diferentes productos de valor agregado
como es el almidón (Yusufu & Mosiko, 2014; Melo-
Sabogal et al., 2015). Para Chávez & Rodríguez (2016)
se han desarrollado métodos para usar el pseudotallo y el
raquis como harina en la producción de alimentos, pero
no existe una metodología, ni política que lo regule. El
área cultivada de banano en Ecuador supera las 150.000
ha que producen aproximadamente 5 millones de raquis
o tallo oral del banano, residuo sobrante producto de la
cosecha y que en muchos de los casos no se gestionan de
forma correcta (Ullauri-Espinoza et al., 2020).
Actualmente, estos desechos se usan como material
para abono de tierra y no tienen ningún n como
producto con valor agregado que pueda servir dentro del
mercado. La cáscara del plátano verde está compuesta de
aproximadamente por 12% en masa de almidón, que
puede ser usado como materia prima para la creación de
bioplásticos o bioetanol para la producción de energía
(Flor, 2017).
Biodigestión anaeróbica en la generación de biogás
La digestión anaerobia es un proceso que involucra la
transformación de la materia orgánica en biogás (meta-
no, 60-70 %; dióxido de carbono, 30-40 %). Durante
este proceso participan varios grupos de microorganis-
mos que llevan a cabo un metabolismo coordinado en
cuatro etapas: la primera es la hidrólisis, donde la ma-
teria orgánica es fermentada, produciendo compuestos
sencillos (monómeros); la segunda es la acidogénesis, que
produce ácidos orgánicos; la tercera es la acetogénesis,
caracterizada por la formación de acetatos, propionatos
y butiratos, y nalmente, la cuarta etapa es la metanogé-
nesis, donde microorganismos producen metano a través
de la ruta acetotró ca e hidrogenotró ca (Gonzales-San-
chez et al., 2015). La producción de biogás, a través de
la fermentación anaeróbica, es uno de los procesos bi-
ológicos más frecuentes usados por la naturaleza, para de-
scomponer los materiales orgánicos. En él se encuentran
gases como el metano, CO2, H2 y trazas de otros gases.
El proceso es sumamente complejo en el que intervienen
un elevado número de especies bacterianas, productoras
o no de metano, que contribuyen de algún modo a la
formación de este gas (Romero et al., 2017).
La digestión anaerobia posibilita la degradación de la
fracción orgánica biodegradable presente en los residu-
os sólidos urbanos, transformándola en biogás, con alto
contenido en metano y susceptible, por tanto, de aprove-
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chamiento energético y en un residuo nal estabilizado,
con una alta tasa de destrucción de microorganismos
patógenos, que reúne las condiciones para poder ser uti-
lizado como mejorador del suelo. Por ello, la digestión
A nivel mundial, el uso del biogás es variante, va desde
emplearse como combustible para la cocina, calefacción,
electricidad, combustible para los vehículos, hasta
utilizarlo como el gas “principal” para ser procesado e
introducido en gasoductos de gas natural Las mayores
aplicaciones del biogás se han dado en China, India y
Europa. China es de los países pioneros en el uso del
biogás. Este país perteneciente al continente asiático
desarrolló un programa que inició en los años setenta con
anaerobia presenta un balance energético positivo posibil-
itando tanto la prevención de la contaminación como la
recuperación sostenible de la energía (Reyes, 2017).
Figura 3. Degradación anaeróbica: acción de los tres grupos de bacterias
Fuente: (Vedera et al., 2006).
un resultado de más de 7 millones de digestores, aunque
sufrió de varias fallas (Arthur et al., 2011).
En el país la producción de biogás está creciendo
principalmente en la zona rural donde los campesinos
aprovechan los residuos orgánicos para producir esta
energía alternativa a través de los llamado biodigestores
familiares de bajos costos, Ecuador por sus condiciones
geográcas, la riqueza de sus recursos naturales cuenta
Anaerobic biodigestion of Musaceae residues
59
objetivo es expandir el análisis de usos de otras partes de
la planta del banano, una fuente de consulta interesante
que reporta la composición química de raquis y otras par-
tes de la planta es Mohapatra et al. (2010). A pesar del
uso limitado de estos materiales en nuestro país, en otros
países se han dado pasos importantes para adecuar pro-
cesos para su uso energético y no energético. Un estudio
efectuado en Australia muestra que las hojas de la planta
de banano son un recurso adecuado para biodigestión y
producción de compuestos y que no existen barreras tec-
nológicas para la práctica de biodigestión (Clarke et al.,
2008). Otro estudio, efectuado por Tock et al. (2010) en
Malasia, indica que la producción de biogás es promete-
dora, debido a que las hojas de banano producen biogás
de elevada pureza si se compara con biogás obtenido a
partir de desechos humanos o animales (principalmente
de cerdos).
En una investigación usando cáscaras de banano y
plátano sembradas con estiércol de vaca Tambuwal et al.
(2019) consiguieron producir más biogás que cuando
se usaron de forma independiente, en esta misma
investigación se muestra que las cáscaras de plátano,
tanto frescas como secas, producen una menor cantidad
de biogás en comparación con las cáscaras de banano, por
lo que requerirán un tratamiento previo para mejorar su
producción de biogás. De igual manera en otro estudio
Latinwo & Agarry (2015) encontraron que la codigestión
de estiércol de vaca con cáscara de plátano como
cosustrato redujo el tiempo de inicio para la generación
de biogás y aumentó la producción de biogás en un 18
% en comparación con el estiércol de vaca solo, con
producción máxima de biogás a un pH de 6,7 y 6,9, así
como a una temperatura de 29 y 30 °C.
En Ecuador según datos levantados por Martínez et al.
(2015), las principales provincias más productoras de
banano son Los Ríos, El Oro y Guayas y de plátano
Manabí, Los Ríos, Santo Domingo de los Tsáchilas y
Guayas, siendo que de banano son producidos 8’237.546
t/año y de plátano 542.207 t/año, generando diferentes
tipos de residuos como el raquis, vástago y el rechazo con
un valor aproximado de 53’995.481 t/año, lo que tendría
un potencial energético de 8.565 GW/h (Tabla 1). En el
informe anual del el Operador Nacional de Electricidad –
CENACE en 2020, el país alcanzó una producción neta
total de energía de 26.979,96 GWh, siendo que este valor
se puede incrementar en la matriz productiva un 31,75%
por los residuos del banano y plátano como se demuestra
en la Tabla 1.
con un enorme potencial de energías renovables útiles
para la preservación del ambiente (Brito et al., 2016).
Biogás de plátano y banano y estimación en Ecuador
La cosecha de banano y plátano genera cantidades muy
altas de residuos. Soner (2001) menciona que cada
hectárea de banano que se cosecha puede generar hasta
200 t/año de residuos en estado húmedo. Si se considera
que el contenido de humedad de estos residuos está
en el rango de 85 a 95 %, es posible estimar que la
cantidad de residuos de la cosecha de plátano y banano
juntos en Ecuador, en estado seco, podría alcanzar 2
millones de toneladas anualmente (asumiendo 95% de
humedad). Estos residuos están constituidos por hojas,
pseudotallos y raquis. No se incluyen frutas de banano
que esporádicamente son abandonados en el campo por
problemas de calidad.
No obstante, no todo este material está disponible para
usarlo con nes energéticos, pues en la actualidad se
usan parcialmente. Las hojas han sido empleadas, en
parte, para alimento de ganado o para ayudar el sistema
de transporte del mismo banano (en los cajones de los
camiones). Las bras obtenidas de las hojas han sido
empleadas, por ejemplo, para producir artesanías. Por
otro lado, parte de los residuos de la cosecha de banano es
dejada en el campo para uso como abono, o simplemente
son abandonados debido a la dicultad que presenta su
recolección y transporte (esto ocurre con frecuencia es
en la mayoría de los países productores de banano). En
este caso, hojas y tallos son descompuestas por medios
biológicos. Sin embargo, durante la degradación se
genera metano (CH4) que, además de ser un poderoso gas
de efecto invernadero, constituye energía desperdiciada.
Por lo mencionado, resulta difícil estimar la cantidad real
de residuos que estaría disponible para uso energético y
no energético. Esto es, aproximadamente 0,925 millones
de GJ/año (asumiendo un poder caloríco inferior de 12
MJ/ kg). Para determinar el potencial energético de los
residuos lignocelulósicos de la cosecha de banano a nivel
nacional se considera que al menos 50 % de esos residuos
podrían recuperarse y usarse con nes energéticos y se
asume que el poder caloríco inferior de los residuos de
la cosecha de banano de 12 MJ/kg (igual que para los
raquis). Así, el potencial energético total aprovechable de
dichos materiales podría llegar a cerca de 12 millones de
GJ/año.
Cualquier uso de estos materiales lignocelulósicos requi-
ere identicar sus propiedades físicas y químicas. Si el
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Tabla 1. Producción, residuos, masa de residuos y potencial energético del banano y plátano en Ecuador.
Cultivo Producción t/
año* Tipo de
residuo Masa de residuo t/
año Potencial energético
TJ/año Potencial energético
GW/h
Banano 8’237.546
Raquis 8’237.546 3.536 982
Vástago 41’187.730 23.220 6 450
Rechazo fruta 1’235.632 2.173 604
Plátano 542.207
Raquis 542.207 233 65
Vástago 2’711.035 1.528 424
Rechazo fruta 81.331W 143 40
Total 8’779.753 - 53’995.481 30.833 8.565
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El deciente manejo y disposición que se hace de
los desechos agroindustriales está conduciendo a
preocupantes problemas ambientales que va en aumento
debido a la producción desechos, los cuales directa o
indirectamente llegan a las corrientes superciales y por
otra parte deteriora los suelos y pastizales agrícolas.
Debido a la problemática ambiental por residuos
generados al año se ha despertado cierto interés para el
aprovechamiento de los desechos considerados como
residuo para la obtención de nuevos productos de valor
agregado, es así que la presente revisión de literatura
destacó la importancia del manejo y aprovechamiento
de la biomasa residual de las musáceas en Ecuador en
la biodigestión anaeróbica, demostrando que tanto
residuos del banano como el plátano tienen un potencial
energético, que sin duda alguna a futuro pueden aportar
en la matriz energética ecuatoriana.
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