Preparation and publication of scienti c articles
167
ISSN Versión impresa: 1992-2159; ISSN Versión electrónica: 2519-5697
Biotempo, 2021, 18(2), july-december: 167-176.
ORIGINAL ARTICLE / ARTÍCULO ORIGINAL
METHANIZATION OF THE RESIDUAL BIOMASS OF TWO VARIETIES
OF COCOA AND NUTRITIONAL CHARACTERIZATION OF THE
BIODIGESTED SUBSTRATE
METANIZACIÓN DE LA BIOMASA RESIDUAL DE DOS VARIEDADES
DE CACAO Y CARACTERIZACIÓN NUTRICIONAL DEL SUSTRATO
BIODIGERIDO
Jordy Clemente Méndez-Vélez
1; Freddy Zambrano-Gavilanes2* & Wilmer Ponce-Saltos3
1 Instituto de Posgrado, Facultad de Ingeniería Agrícola, Universidad Técnica de Manabí, Portoviejo, Manabí, Ecuador. E-mail:
jordyclementmendez@hotmail.com
2 Facultad de Ingeniería Agronómica, Universidad Técnica de Manabí, Portoviejo, Manabí, Ecuador. E-mail: freddyzg_86@
hotmail.com
3
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.
* Corresponding Author: freddyzg_86@hotmail.com
Jordy Clemente Méndez-Vélez: https://orcid.org/0000-0002-3340-0153
Freddy Zambrano-Gavilanes: https://orcid.org/0000-0003-0004-9122
Wilmer Ponce-Saltos: https://orcid.org/0000-0002-4250-5184
Biotempo (Lima)
doi:10.31381/biotempo.v18i2.4318
https://revistas.urp.edu.pe/index.php/Biotempo
ABSTRACT
Anaerobic digestion enables the degradation of the biodegradable organic fraction present in solid waste, transforming
it into biogas with high methane content and high energy use, and a nal residue with a high rate of destruction of
pathogenic microorganisms which meets the conditions to be used as a soil improver and biofertilizer. In this context, the
production of biogas and methane gas from the anaerobic digestion of two varieties of cocoa (CCN-51 and Nacional)
was evaluated and the obtained substrate was nutritionally characterized. e following treatments were studied: T1
Shell CCN-51 (20% ST); T2 Shell CCN-51 (30% ST); T3 Slime CCN-51; T4 Shell CCN-51 + Slime CCN-51 (20%
ST); T5 Shell CCN-51 + Slime CCN-51 (30% ST), T6 Shell Nacional (20% ST); T7 Shell de Nacional (30% ST); T8
Slime Nacional; T9 Shell de Nacional + Slime Nacional (20% ST); T10 Shell Nacional + Slime Nacional (30% ST); T11
Shell CCN-51 + Shell Nacional (20% ST); and T12 Shell CCN-51 + Shell from Nacional (30% ST). Biogas production
was determined daily, and methane gas was also measured with the Orsat method. Physicochemical parameters of the
biodigested substrates were analyzed. e T6 Shell Nacional (20% ST) was the most outstanding in the production of
accumulated biogas (1297.66 mL) and in the percentage of methane gas (76%). Di erent concentrations of macro and
micronutrients were found in the biodigested biomass of the di erent treatments, with potential for use as a biofertilizer
in plants.
Facultad de Ciencias Biológicas de la
Universidad Ricardo Palma
(FCB-URP)
Revista Biotempo
Volumen 18 (2) Julio-Diciembre 2021
i
lat
ndex
Catalogo
2.0
Revista Biotempo: ISSN Versión Impresa: 1992-2159; ISSN Versión electrónica: 2519-5697
Méndez-Vélez et al.
168
Keywords: anaerobic digestion – biofertilizer – methane – eobroma cacao
RESUMEN
La digestión anaerobia posibilita la degradación de la fracción orgánica biodegradable presente en los residuos sólidos,
transformándola en biogás, con alto contenido en metano y con alto aprovechamiento energético, y en un residuo
nal con alta tasa de destrucción de microorganismos patógenos, que reúne condiciones para poder ser utilizado como
mejorador del suelo y biofertilizante. En este contexto, se evaluó la producción de biogás y gas metano de la digestión
anaeróbica de dos variedades de cacao (CCN-51 y Nacional) y caracterizado nutricionalmente el substrato obtenido.
Se estudiaron los siguientes tratamientos: T1 Cáscara CCN-51 (20% ST); T2 Cáscara CCN-51 (30% ST); T3 Baba
CCN-51; T4 Cáscara CCN-51 + Baba CCN-51 (20% ST); T5 Cáscara CCN-51 + Baba CCN-51 (30% ST); T6 Cáscara
de Nacional (20% ST); T7 Cáscara de Nacional (30% ST); T8 Baba Nacional; T9 Cáscara de Nacional + Baba Nacional
(20% ST); T10 Cáscara de Nacional + Baba Nacional (30% ST); T11 Cáscara CCN-51 + Cáscara de Nacional (20% ST) y
T12 Cáscara CCN-51 + Cáscara de Nacional (30% ST). Fue determinada la producción de biogás diariamente, y además
se efectuó la medición del gas metano con el método Orsat. Se analizaron parámetros sicoquímicos de los sustratos
biodigeridos. El T6 Cáscara Nacional (20 % ST) fue el más destacado en la producción de biogás acumulado (1297,66
mL) y en el porcentaje de gas metano (76%). Diferentes concentraciones de macro y micronutrientes se encontraron en
las biomasas biodigeridas de los diferentes tratamientos, con potencial para uso como biofertilizante en plantas.
Palabras clave: digestión anaeróbica – biofertilizante – metano – eobroma cacao
INTRODUCCIÓN
El mundo avanza a un ritmo acelerado, cada día
demandando más energía y con un creciente consumo
de combustibles fósiles. Este acontecer mundial crea
mayor preocupación entre los cientícos, ya que es hora
de desarrollar fuentes alternativas de energía (Pasquevich,
2016).
Los países latinoamericanos han tenido un crecimiento
notable en el uso de energías renovables para la generación
de electricidad. La energía a partir de la biomasa, la
energía eólica y la solar han experimentado un fuerte
crecimiento, sin embargo, su participación en el mix
energético de los diferentes países sigue siendo pequeña
(Washburn & Pablo-Romero, 2019).
Con el auge de las fuentes de energías renovables, se va
tomando conciencia de la necesidad de reutilizar los recursos
y materias secundarias provenientes de sus procesos con el
n de optimizar la producción (Shekdar, 2009). En esta
búsqueda de procesos que los lleven a ahorros signicativos
de insumos o en otorgar valor agregado a los residuos;
nace la idea de buscar un uso a los residuos de las plantas
de procesamiento de productos agroindustriales para la
generación de biocombustible (Raheman & Mondal,
2012; Correa et al., 2016; Chávez & Rodríguez, 2016).
Los biocombustibles de primera generación son los
procedentes de cultivos que tradicionalmente han sido
utilizados para la alimentación (ej. cereales, remolacha
azucarera, semillas oleaginosas, etc.) (Ho et al., 2014),
mismos que tienen efectos negativos por causar posible
competencia entre los cultivos alimenticios. Los
biocombustibles de segunda generación, producidos a
partir de biomasa sin nes alimentarios, principalmente
biomasa lignocelulósica como paja de cereal, bagazo,
residuos forestales y cultivos energéticos cosechados
especícamente para estos nes tales como hierbas
vegetativas y bosques de rotación corta, presentan un
elevado potencial para sustituir a los biocombustibles
de primera generación eliminando la mayoría de
incertidumbres generadas alrededor de éstos (Soh, 2016),
siendo el biogás uno de los principales biocombustibles
más usados de segunda generación .
La digestión anaerobia posibilita la degradación de la
fracción orgánica biodegradable presente en los residuos
sólidos, transformándola en biogás, con alto contenido
en metano con alto aprovechamiento energético y en un
residuo nal estabilizado, con una alta tasa de destrucción
de microorganismos patógenos, que reúne las condiciones
para poder ser utilizado como mejorador del suelo y
biofertilizante. Por ello, la digestión anaerobia presenta
un balance energético positivo posibilitando tanto la
Residual biomass of two varieties of cocoa
169
prevención de la contaminación como la recuperación
sostenible de la energía (Reyes, 2017).
El cacao es un cultivo perenne de nombre cientíco
eobroma cacao Linnaeus, por lo general se desarrolla
mejor en climas tropicales. El Ecuador exporta un 80%
de cacao tipo nacional (sabor arriba) siendo conocido
como exportador número uno de este tipo a nivel
mundial, introduciendo el 70% del total de producción
global en los mercados internacionales. Mientras que el
20% restante de las exportaciones proceden de variedades
distintas como el CCN-51 (CEPAL, 2015).
Desde los inicios de la explotación cacaotera solo se
ha aprovechado la semilla del cultivo para benecios
económicos, utilizada para la elaboración de chocolates,
productos cosméticos, entre otros, lo que representa
el 10% del total del fruto, mientras que el resto es
desperdiciado. Las industrias por nes de lucro se han
enfocado en obtener los mayores benecios solo de las
almendras, descartando por desconocimiento lo que se
podría elaborar con los subproductos como la cáscara
y mucilago de cacao, estimándose que, por cada t de
cacao seco, quedan aproximadamente ocho t de residuos
(Castillo & Rosado, 2016).
La cáscara de cacao tiene una composición química alta
en bra y carbohidratos, baja en proteínas y posible
producción de gas metano, rica en lípidos y en materiales
fermentables por acción de microorganismos. Todos estos
componentes son de gran importancia para la generación
de biogás (Sánchez, 2013). La ceniza de la cáscara
también se destaca por tener un contenido elevado de
óxido de potasio que tiene un promedio de 59,25%,
siendo así una gran fuente de aprovechamiento para
utilizar como fertilizantes y/o aprovechamiento mediante
procesos termoquímicos como gasicación (Vivanco et
al., 2017). Es ante esto que se considera la utilización de
la baba (mucílago) y cáscara de cacao, para la generación
de biogás, y además darle un uso al substrato biodigerido
que queda como residuo de la obtención de este, que
generalmente es aplicado en los sistemas de producción
agrícola, con nes fertilizantes, para de este modo mermar
el uso de la fertilización de origen sintético (Carrillo &
Valenzuela, 2015).
Considerando el número creciente de estudios que
describen a los residuos de la producción cacaotera
tales como cáscara y mucilago con potencial para la
producción de biogás además de que expertos en el
cambio climático recomiendan el urgente desarrollo de
nuevas tecnologías por la creciente contaminación por
CO2, surge la propuesta de realizar una investigación en
la cual se evalúe mucílago, cáscara y una combinación de
ambos para la producción de biogás.
Así la presente investigación tiene como principal
objetivo evaluar la producción de biogás y gas metano
de la digestión anaeróbica de dos variedades de cacao
(CCN-51 y Nacional) y caracterizar nutricionalmente el
substrato obtenido.
MATERIALES Y MÉTODOS
Localización del experimento
El ensayo fue realizado en las instalaciones del
laboratorio de Biocombustibles del Instituto Nacional
de Investigaciones Agropecuarias, Portoviejo, y en la
Universidad Técnica de Manabí, UTM, Ecuador.
Obtención de las biomasas de cacao
Cáscara y baba de Cacao CCN-51
La cáscara y baba de cacao CCN-51 fueron obtenidas
en una propiedad agrícola que se encuentra provincia
Guayas, cantón El Empalme recinto Los Palmares.
- Latitud: -1°5’54,6000”
- Longitud: -79°27’14,5184”
- Altitud: 63m
La cáscara de CCN-51 fue secada naturalmente al sol y
molida con un molino de martillos eléctrico estacionario
tipo omas Willey de 4 hp con una criba de 2 mm.
Cáscara de Cacao Nacional
La cáscara y baba de cacao nacional fue obtenida de una
propiedad agrícola ubicada en el cantón El Empalme
recinto Buena Suerte.
- Latitud: -1°0’29.3339”
- Longitud: -79°35’42.8009”
- Altitud: 76 m
La cáscara de cacao nacional fue secada naturalmente al
sol y molida de igual manera que la de CCN-51.
El contenido de los macronutrientes de las biomasas de
cacao se encuentra en la tabla 1.
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Méndez-Vélez et al.
170
Tabla 1. Contenido de Macronutrientes de las biomasas de cacao.
Biomasas N P K Ca Mg
%
Baba Cacao Nacional 1,00 0,04 0,51 0,23 0,06
Cáscara Cacao Nacional 1,80 0,10 1,12 0,57 0,20
Baba Cacao CCN-51 0,80 0,01 0,39 0,22 0,07
Cáscara Cacao CCN-51 2,00 0,03 0,47 0,89 0,24
Inóculo
El inóculo se obtuvo a partir del lodo de la biodigestión
anaeróbica de estiércol bovino, que fue digerido en un
biodigestor tubular de la comunidad Los Palmares (El
Empalme - Guayas). Las cantidades del inóculo fueron
equivalentes al 10% del volumen total de las mezclas
armado en estudios realizados por Raheman & Mondal
(2012).
Tratamientos a evaluar
El experimento estuvo constituido por 12 tratamientos
mismos que se encuentran detallados en la Tabla 2.
Tabla 2. Descripción de los tratamientos estudiados.
Tratamientos Cáscara g Baba
g
Agua
g
Peso
Total g
Vol.
cm3
Vol. Inoc.
cm3
Vol. total
cm3
T1. Cáscara CCN-51 (20 % ST)64,4 - 235,6 30,0 29,0 2,90 31,9
T2. Cáscara CCN-51 (30 % ST) 96,6 - 203,4 30,0 29,0 2,90 31,9
T3. Baba CCN-51 - 250,0 50,0 30,0 29,0 2,90 31,9
T4. Cáscara CCN-51 + Baba CCN 51 (20 % ST) 32,2 125,0 142,8 30,0 29,0 2,90 31,9
T5. Cáscara CCN-51 + Baba CCN 51 (30 % ST) 48,3 187,5 64,2 30,0 29,0 2,90 31,9
T6. Cáscara Nacional (20 % ST) 65,1 - 234,9 30,0 29,0 2,90 31,9
T7. Cáscara Nacional (30 % ST) 97,7 - 202,3 30,0 29,0 2,90 31,9
T8. Baba Nacional - 240,0 60,0 30,0 29,0 2,90 31,9
T9. Cáscara Nacional + Baba Nacional (20 % ST) 32,5 120,0 147,5 30,0 29,0 2,90 31,9
T10. Cáscara Nacional + Baba Nacional (30 % ST) 48,8 180,0 71,2 30,0 29,0 2,90 31,9
T11. Cáscara CCN 51 + Cáscara Nacional (20 % ST) 32,2 CCN - 32,5
Nacional - 235,3 30,0 29,0 2,90 31,9
T12. Cáscara CCN 51 + Cáscara Nacional (30 % ST) 48,3 CCN - 48,9
Nacional - 222,8 30,0 29,0 2,90 31,9
- ST: Sólidos Totales; Vol.: Volumen; Inoc.: Inoculante.
Conducción del experimento
Biodigestión a escala de laboratorio
El proceso de biodigestión se realizó siguiendo la
metodología de Azevedo (2010) y Gavilanes et al. (2017)
en que fueron utilizados microbiodigestores, mismos que
fueron montados con frascos de vidrio inyectable de tipo
penicilina con un volumen de 50 mL, donde se colocaron
los tratamientos, para luego quedar herméticamente
cerrados con tapa de goma y sellados con un anillo
metálico.
Medición y almacenamiento del biogás obtenido
Para medir y almacenar el volumen de biogás, se utilizaron
gasómetros que estuvieron elaborados con jeringas de 60
mL que fueron conectados a una sonda uretral y aguja.
Los biodigestores fueron alimentados siguiendo las
especicaciones de cada tratamiento, utilizándose un total
de 36 biodigestores, los mismos que una vez alimentados,
serán sellados herméticamente con la tapa de goma y
anillo metálico utilizando un alicate sellador.
Cuando los biodigestores estuvieron listos, fueron
conectados a gasómetros para luego pasar a una
Residual biomass of two varieties of cocoa
171
cámara incubadora BOD con luminosidad a 40º C
de temperatura. El proceso se efectuó en el tiempo
que duró la biodigestión. La producción de biogás en
los gasómetros fue evaluada diariamente a través del
desplazamiento del embolo de la jeringa, hasta terminar
la actividad metanogénica.
Para la determinación del gas metano obtenido, se
procedió a realizar mediante la adaptación del método
Orsat en Kit desarrollado por Kunz & Sulzbach (2007),
que consiste en un lavado del biogás en solución alcalina
(16% de hidróxido de potasio en agua destilada). El
Kit está compuesto por una jeringa de vidrio que es
conectada por medio de un soporte que tiene otra jeringa
plástica que contiene solución alcalina. Esta solución de
NaOH entra en reacción con el CO2, absorbiéndolo en
solución como carbonato y bicarbonato. La diferencia
que presenta entre los volúmenes iniciales y nales se ha
utilizado para estimar la concentración de CO2 y metano.
Biogás acumulado
Diariamente fue evaluada la cantidad de gas generada
por cada tratamiento en estudio, utilizando la medida
del desplazamiento del émbolo las jeringas hasta cuando
duró el proceso de la biodigestión, después fue formada
una curva del biogás acumulado (Gavilanes et al., 2017).
Parámetros físico y químico de los sustratos
Con los sustratos se efectuaron los siguientes análisis:
- pH, antes y después de la biodigestión anaeróbica.
- Sólidos totales, jos y volátiles, mediante las
metodologías empleadas por ABNT (1989).
- Contenido nutricional de macro y micronutrientes.
Fue utilizado el método Kjeldhal para Nitrógeno
(N) y de cenizas para el análisis de Boro (B). Los
métodos de digestión húmeda Fósforo (P), Potasio
(K), Calcio (Ca), Magnesio (Mg), Azufre (S), Zinc
(Zn), Cobre (Cu), Hierro (Fe) y Manganeso (Mn);
según las metodologías utilizadas en el laboratorio
del Departamento Nacional de Manejo de Suelos,
Tejidos y Aguas de la Estación Experimental Tropical
Pichilingue del INIAP (Henríquez et al., 1998).
Análisis estadístico
El ensayo se realizó bajo un diseño completamente al azar
con 12 tratamientos en tres repeticiones, considerando
como unidad experimental a cada biodigestor.
Los datos obtenidos se sometieron a análisis de varianza
(ANOVA). Si en la prueba F dio signicativa, las medias
se separaron usando la prueba de Tukey con un nivel de
signicancia del 5%. Los análisis estadísticos se realizaron
con el software INFOSTAT (Di Rienzo et al., 2017). Los
efectos de los tratamientos sobre el biogás acumulado se
evaluaron mediante análisis de regresión utilizando el
software SIGMA PLOT ® 14.0.
Aspectos éticos:
El presente trabajo no presenta ningún conicto ético.
RESULTADOS Y DISCUSIÓN
El pH A (antes de la biodigestión) de los tratamientos,
uctuó entre 4,10 y 9,07, siendo T7 (Cáscara Nacional
30 % ST) el que más alto valor presentó, mientras que
el de menor valor pH fue el T8 (Baba Nacional). Se
evidenciaron marcadas diferencias signicativas entre
los tratamientos evaluados, por su composición en las
mezclas (Tabla 3).
Para los valores de pH D (después de la biodigestión) de
los sustratos, el T7 (Cáscara Nacional 30 % ST), registró
mayor valor con 9,14, diferenciándose signicativamente
de los demás tratamientos evaluados. El tratamiento de
menor valor de pH D fue T8 (Baba Nacional) con 4,15
(Tabla 3).
Realizada la digestión anaeróbica el mayor incremento de
pH se dio en el T3 (Baba CCN-51) con mayor aumento
de 0,94 en su pH (Tabla 3).
En experimento realizado por Acosta et al. (2018) en que
utilizaron los desechos de cacao (pericarpio, exocarpio,
mesocarpio y una capa delgada de endocarpio de la fruta)
usando dos tipos de inóculo, uno del estiércol de vaca
con frutas y otro un activado residual, controlaron el pH
mediante la adición de NaOH (0,1 M) para mantener
el substrato neutro de ~ 7,0. Encontraron que durante
la digestión el pH se mantiene estable, algo parecido
se encuentra en la presente investigación en que se usó
estiércol vacuno como inoculante (Tabla 3), existiendo
poca variación del pH después de la digestión únicamente
T3 tuvo mayor incremento. Se ha determinado que el
estiércol de vaca estabiliza la digestión anaeróbica de los
desechos del cacao (Acosta et al., 2021).
Menor pH fue encontrado en T3, además el mismo
tratamiento fue en el que se obtuvo menor generación de
Revista Biotempo: ISSN Versión Impresa: 1992-2159; ISSN Versión electrónica: 2519-5697
Méndez-Vélez et al.
172
biogás. Se ha indicado que el pH bajo incrementa el CO2
en el biogás debido al desarrollo de un cultivo acidógeno
en lugar de la comunidad mixta deseada con arqueas
metanogénicas, además la naturaleza del sustrato, rico
en lignina y carente de nutrientes esenciales, es un punto
principal a considerar en el proceso de la biodigestión
(Acosta et al., 2018).
Tabla 3. pH de los tratamientos de la biodigestión anaeróbica.
Trat. pH A pH D Incremento de pH
T16,64 e 6,83 bcd 0,19
T27,95 c 8,06 b 0,11
T34,52 h 5,46 de 0,94
T45,07 g 5,08 de 0,01
T54,85 gh 4,99 de 0,14
T67,24 d 7,39 bc 0,15
T79,07 a 9,14 a 0,07
T84,10 i 4,15 e 0,05
T97,40 d 7,41 bc 0,01
T10 5,55 f 5,62 cde 0,07
T11 7,28 d 7,43 bc 0,15
T12 8,56 b 8,73 b 0,17
CV 1,58 7,09 -
p0,00** 0,00** -
Coeciente de Variación (CV). Probabilidad estadística (p). No signicativo (ns), signicativo (*), altamente
signicativo (**) (p ≤ 0,05) test F. Medias con letras en común no dieren estadísticamente con el test de Tukey 5%.
En la Tabla 4 se encuentran los análisis de solidos totales,
volátiles, y jos de la biomasa residual de dos variedades
de cacao, antes y después de la digestión anaeróbica
con la reducción de los mismos. Fue encontrada mayor
reducción de solidos totales (Red. ST) en el T5 (Cáscara
CCN-51 + Baba CCN 51 30 % ST) con 0,70%.
En los sólidos volátiles se observa que el tratamiento con
máxima reducción es el T10 (Cáscara Nacional + Baba
Nacional 30 % ST), con 25,63%, el mismo tratamiento
obtuvo mayor eciencia para solidos jos con 25,63%.
Se pudo vericar que en todos los tratamientos para los
sólidos existió una reducción en el porcentaje después de
la digestión anaeróbica, lo que indica disminución de la
tasa de carga orgánica.
Tabla 4. Sólidos totales, jos, y volátiles de la biodigestión anaeróbica.
Trat. STA STD Red. ST S VA SVD Red. SV SFA SFD Red. SF
T119,62 19,32 0,30 abc 91,51 86,79 4,72 bc 8,49 13,21 4,72 bc
T229,71 29,44 0,27 bc 91,13 89,93 1,19 c 8,88 10,07 1,19 c
T30,00 0,00 0,00 c 0,00 0,00 0,00 c 0,00 0,00 0,00 c
T419,87 19,55 0,32 abc 90,68 84,71 5,97 bc 9,32 15,29 5,97 bc
T529,90 29,20 0,70 a 92,21 80,33 11,88 b 7,79 19,68 11,88 b
T619,59 19,37 0,22 c 88,79 81,17 7,61 bc 11,22 18,83 7,61 bc
Continúa Tabla 4
Residual biomass of two varieties of cocoa
173
T729,42 29,20 0,22 c 84,73 81,64 3,09 bc 15,27 18,36 3,09 bc
T80,00 0,00 0,00 c 0,00 0,00 0,00 c 0,00 0,00 0,00 c
T919,81 19,15 0,66 ab 90,36 84,01 6,35 bc 9,64 16,00 6,35 bc
T10 29,82 29,60 0,22 c 89,80 64,16 25,63 a 10,21 35,84 25,63 a
T11 19,80 19,49 0,31 abc 89,04 83,30 5,75 bc 10,96 16,71 5,75 bc
T12 29,71 29,48 0,23 c 90,84 89,15 1,69 c 9,16 10,86 1,69 c
CV - - 18,52 - - 18,95 - - 18,95
p- - 0,00** - - 0,00** - - 0,00**
Sólidos totales antes de la digestión anaeróbica (STA), Sólidos totales después de la digestión anaeróbica (STD),
Reducción de los Sólidos totales (Red. ST), Sólidos volátiles antes de la digestión anaeróbica (SVA), Sólidos volátiles
después de la digestión anaeróbica (SVD), Reducción de los sólidos volátiles (Red. SV), Sólidos jos antes de la
digestión anaeróbica (SFA), Sólidos jos después de la digestión anaeróbica (SFD), Reducción de sólidos jos (Red.
SF). Coeciente de Variación (CV). Probabilidad estadística (p). No signicativo (ns), signicativo (*), altamente
signicativo (**) (p ≤ 0,05) test F. Medias con letras en común no dieren estadísticamente con el test de Tukey 5%.
Diferentes concentraciones de macro y micronutrientes
son encontradas en las biomasas biodigeridas de los
diferentes tratamientos estudiados (Tabla 5). Para el
contenido de N y B mayores concentraciones fueron
encontradas en T2 (Cáscara CCN-51 30 % ST), siendo
diferentes de los demás tratamientos.
En el sustrato biodigerido T7 (Cáscara Nacional 30 %
ST) mayores concentraciones de P, K, Mg, S, Zn, Cu y
Fe son mostradas en la Tabla 5, siendo este tratamiento
aquel que tuvo mayores concentraciones de diferentes
nutrientes. Analizando Ca y Mn se encontraron mejores
efectos en la concentración nutricional en T12 (Cáscara
CCN 51 + Cáscara Nacional 30 % ST) (Tabla 5).
La cáscara de la mazorca de cacao es muy rica en nutrientes
por lo que es una biomasa adecuada para la digestión
anaeróbica, el contenido nutricional de los tratamientos
aquí presentados son superiores a los encontrados por
Dahunsi et al. (2019).
Tabla 5. Macro y micronutrientes, del substrato biodigerido de la biodigestión anaeróbica de la biomasa
residual de dos variedades de cacao.
Trat. N P K Ca Mg S
%
T10,41 ef 0,06 cd 0,19 g 0,33 de 0,05 f 0,08 b
T23,85 a 0,04 de 0,26 fg 0,53 b 0,11 cd 0,08 b
T30,11 h 0,03 e 0,26 fg 0,31 de 0,08 e 0,05 d
T40,11 h 0,03 e 0,25 g 0,33 de 0,09 de 0,04 d
T50,21 hg 0,07 bc 0,47 e 0,41 c 0,14 ab 0,08 b
T60,51 e 0,03 e 0,78 c 0,30 e 0,05 f 0,04 d
T72,95 b 0,11 a 1,11 a 0,51 b 0,16 a 0,14 a
T80,12 h 0,02 e 0,35 f 0,34 de 0,09 de 0,04 d
T90,31 fg 0,09 ab 0,62 d 0,35 d 0,08 e 0,09 b
T10 2,75 c 0,07 bc 1,01 b 0,32 de 0,12 bc 0,08 bc
T11 0,32 fg 0,03 e 0,45 e 0,32 de 0,05 f 0,06 cd
T12 1,91 d 0,07 bc 0,71 c 0,59 a 0,14 ab 0,11 b
CV 0,0001** 0,0001** 0,0001** 0,0001** 0,0001** 0,0001**
p3,34 14,38 4,27 2,72 7,71 7,04
Continúa Tabla 4
Continúa Tabla 5
Revista Biotempo: ISSN Versión Impresa: 1992-2159; ISSN Versión electrónica: 2519-5697
Méndez-Vélez et al.
174
Trat. B Zn Cu Fe Mn
ppm
T12,75 d 5,50 e 2,50 cd 49,00 g 2,50 fg
T230,50 a 18,50 b 4,50 bc 223,50 c 17,50 b
T31,75 d 2,50 e 1,50 d 48,50 g 1,50 g
T41,10 d 2,50 e 1,50 d 37,50 h 1,50 g
T52,50 d 4,50 e 3,50 cd 71,50 f 8,50 cd
T62,50 d 9,50 d 3,50 cd 36,50 h 4,50 efg
T716,50 b 26,50 a 8,50 a 340,50 a 16,00 b
T82,50 d 2,50 e 2,50 cd 114,50 d 3,50 fg
T92,50 d 2,50 e 2,50 cd 72,50 f 5,50 def
T10 1,50 d 4,50 e 2,50 cd 99,00 e 9,50 c
T11 1,50 d 14,00 c 4,50 bc 44,50 gh 7,50 cde
T12 6,50 c 21,00 b 6,50 ab 277,50 b 22,50 a
CV 0,0001** 0,0001** 0,0001** 0,0001** 0,0001**
p10,49 9,12 19,28 1,85 9,44
Coeciente de Variación (CV). Probabilidad estadística (p). No signicativo (ns), signicativo (*), altamente
signicativo (**) (p ≤ 0,05) test F. Medias con letras en común no dieren estadísticamente con el test de Tukey 5%.
Continúa Tabla 5
En la Figura 1 se observa la cantidad de biogas acumulado
(mL) durante 70 días de la biodigestión anaeróbica
de biomasas de dos variedades de cacao. Todos los
tratamientos se ajustaron a un modelo de regresión lineal.
El tratamiento con Cáscara Nacional 20% ST (T6) tuvo
mayor cantidad con 1297,66 mL, seguido del tratamiento
con Cáscara CCN-51 20 % ST (T1) con 1024,66 mL
(Figura 1).
Figura 1. Cantidad de Biogas acumulado (mL) durante 70 días de la biodigestión anaeróbica
de biomasas de dos variedades de cacao.
Residual biomass of two varieties of cocoa
175
En la Figura 2 se encuentran diferentes mediciones de
gas metano logradas en todos los tratamientos durante
la biodigestión anaeróbica. Los tratamientos que
obtuvieron mayor concentración de gas metano son T6
Cáscara Nacional (20 % ST) con 76% CH₄ y T3 Baba
CCN-51 con 70% CH₄ diferenciándose de T8 Baba
Nacional (38,33% CH₄) y T10 Cáscara de Nacional +
Baba Nacional (30% ST) con 40% CH₄.
En una investigación en que estudiaron la digestión
anaeróbica y el efecto del pretratamiento hidrotermal
sobre el rendimiento de biogás de los residuos de las
mazorcas de cacao. Se ha mostrado que los residuos de
las mazorcas de cacao sin tratar tienen un potencial de
biogás de 357 l(N)/kgVS y un contenido de metano
del 55% (Antwi et al., 2019), valores superiores fueron
encontrados en la presente investigación cuando se usó
cáscara de cacao nacional (20% ST), siendo que en
ambas investigaciones se usó como inóculo proveniente
de un digestor anaeróbico activo con estiércol de
vaca. Igualmente, Acosta et al. (2018) usaron en su
investigación inoculante de la biodigestión de estiércol de
vaca en el que obtuvo 57% de gas metano y otro de un
lodo activado residual en el que consiguió 64% de gas
metano, siendo estos valores inferiores a los encontrados
en T6 y T3.
Figura 2. Porcentaje de gas metano medido durante la biodigestión anaeróbica de dos variedades de cacao.
Se concluye que fue producido biogás con cáscara y baba
del cacao CCN-51 y nacional usando estiércol bovino
como inoculante, durante 70 días. El T6 Cáscara Nacional
(20 % ST) fue el más destacado en la producción de
biogás acumulado (1297,66 mL) y en el porcentaje de
gas metano (76%).
Diferentes concentraciones de macro y micronutrientes
fueron encontradas en las biomasas biodigeridas de los
diferentes tratamientos estudiados, con potencial para
uso como biofertilizante en plantas.
REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS
Acosta, N.; De Vrieze, J.; Sandoval, V.; Sinche, D.;
Wierinck, I. & Rabaey, K. 2018. Cocoa
residues as viable biomass for renewable energy
production through anaerobic digestion.
Bioresource technology, 265: 568-572.
Acosta, N.; Kang, I. D.; Rabaey, K. & De Vrieze, J. 2021.
Cow manure stabilizes anaerobic digestion of
cocoa waste. Waste Management, 126: 508-516.
Antwi, E.; Engler, N.; Nelles, M. & Schüch, A.
2019. Anaerobic digestion and the eect of
hydrothermal pretreatment on the biogas yield
of cocoa pods residues. Waste Management, 88:
131-140.
Associação Brasileira de Normas Técnicas (ABNT). 1989.
ABNT/NBR 10664. 1989. Determinação de
Sólidos totais, Sólidos suspensos e Sólidos dissolvidos
- Método de gravimetria. ABNT.
Azevedo, F. 2010. Estudo das condições ambientais para
Revista Biotempo: ISSN Versión Impresa: 1992-2159; ISSN Versión electrónica: 2519-5697
Méndez-Vélez et al.
176
produção de biogás a partir de glicerol co-produto do
biodiesel. Universidade Federal de Pernambuco.
Recife-Brasil. 94 p.
Carrillo, B. & Valenzuela, J. 2015. Estudio de las
posibilidades de peletización de la cáscara de cacao
y su utilización como biocombustible. Universidad
de Guayaquil. Guayaquil-Ecuador. 85 p.
Castillo, C. & Rosado, C. 2016. Análisis de la exportación
de cacao y elaborados durante el período 2004¬
2015 y evaluación de estrategias que contribuyan
al crecimiento del sector considerando el cambio
de la matriz productiva. Universidad Católica de
Santiago de Guayaquil. Guayaquil-Ecuador. 177
p.
CEPAL. 2015. Diagnóstico de la Cadena Productiva
del Cacao en el Ecuador. Secretaría Técnica del
Comité Interinstitucional para el Cambio de la
Matriz Productiva-Vicepresidencia del Ecuador.
Quito-Ecuador. 10 p.
Chávez, A. & Rodríguez, A. 2016. Aprovechamiento de
residuos orgánicos agrícolas y forestales en Ibe-
roamérica. Revista Academia y Virtualidad, 9:
90-107.
Correa, P.; González, D. & Pacheco, J. 2016. Energías
renovables y medio ambiente: su regulación
jurídica en Ecuador. Revista Universidad y
Sociedad, 8: 179-183.
Dahunsi, S.O.; Adesulu-Dahunsi, A. T. & Izebere, J. O.
2019. Cleaner energy through liquefaction of
Cocoa (eobroma cacao) pod husk: Pretreatment
and process optimization. Journal of Cleaner
Production, 226: 578-588.
Di Rienzo, J.A.; Casanoves, F.; Balzarini, M.G.; Gonzalez,
L.; Tablada, M. & Robledo, C.W. 2017. InfoStat
versión 2017. Grupo InfoStat, FCA, Universidad
Nacional de Córdoba, Argentina.
Gavilanes, F.; Guedes, C.; Silva, H.; Nomura, R.
& Andrade, D. 2017. Physic nut seed cake
methanation and chemical characterization of
anaerobic bio-digested substrate. Waste and
Biomass Valorization, 10: 1267-1276.
Henríquez, C.; Bertsch, F. & Salas, R. 1998. La fertilidad
de suelos: Manual de laboratorio. Asociación
Costarricense de la Ciencia del Suelo.
Ho, D.P.; Ngo, H.H. & Guo, W. 2014. A mini review
on renewable sources for biofuel. Bioresource
technology,169: 742-749.
Kunz, A. & Sulzbach, A. 2007. Kit Biogás portátil para
análise de concentração de gás metano, amônia e
gás sulfídrico em biogás. Embrapa Suínos e Ave.
Concórdia-Brasil 2p.
Pasquevich, D. 2012. La creciente demanda mundial de
energía frente a los riesgos ambientales. Instituto
de Energía y Desarrollo Sustentable. Comisión
Nacional de Energía Atómica. Argentina, 22:
225-57.
Raheman, H. & Mondal, S. 2012. Biogas production
potential of jatropha seed cake. Biomass and
bioenergy, 37: 25-30.
Reyes, E. 2017. Generación de biogás mediante el
proceso de digestión anaerobia, a partir del
aprovechamiento de sustratos orgánicos. Revista
Cientíca de FAREM-Estelí, 6: 60-81.
Sánchez, J. 2013. Evaluación energética de cáscaras de cacao
Nacional y CCN-51. Universidad de Cuenca.
Cuenca-Ecuador. 128 p.
Shekdar, A. V. 2009. Sustainable solid waste management:
An integrated approach for Asian countries.
Waste management, 29: 1438-1448.
Soh, L. 2016. Biocombustibles de segunda generación de
la biomasa de palma de aceite. Revista Palmas,
37: 137-148.
Vivanco, E., Matute, L. & Campo, M. 2017.
Caracterización físico-química de la cascarilla de
eobroma cacao L, variedades Nacional y CCN-
51. Conference Proceedings UTMACH 2: 213-
222.
Washburn, C. & Pablo-Romero, M. 2019. Measures
to promote renewable energies for electricity
generation in Latin American countries. Energy
policy, 128: 212-222.
Received September 5, 2021.
Accepted October 11, 2021.
