Urban biomass and green hydrogen in Ecuador as a sustainable energy resource
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Abstract
Ecuador is some country rich in agricultural biomass that is not used at all. But this type of biomass has an ecological value that can impact the diet of the Ecuadorian population. What is viable is the use of urban biomass as a raw material to produce sustainable green hydrogen. The methodology is based on qualitative research (qualitative exegetical content) and quantitative research (elementary analysis of the substrate). The sample was 296 homes whose organic bio-waste was analyzed to determine the theoretical percentage of CH4. The results allowed us to obtain the stoichiometric equations of CH4, in which a value of 49,6% was found, and a PCI of 3878.77 kcal/kg. It is concluded that the intra-domestic urban biomass generated in Guayaquil homes can be replaced with an 80.74% possibility of being used to produce green hydrogen by applying biological technology (dark fermentation). Combining both technologies (hydrogen and biomass) contribute to reducing energy dependence on fossil fuels and water to generate electricity and reducing the carbon footprint by promoting circular, sustainable and sustainable energy production.
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References
Achinas, S. y Euverink, G.J.W. (2016) “Theoretical analysis of biogas potential prediction from agricultural Waste”, Resource efficient Technologies, 2(3), pp. 144 – 145. Disponible en: http://dx.doi.org/10.1016/j.reffit.2016.08.001
Alfonso Cardero, A. (2022) Análisis multicriterio de alternativas de recuperación de materiales y energía de los residuos sólidos urbanos de La Habana. Tesis de Maestría. La Habana: Universidad Tecnológica de La Habana José Antonio Echeverría. Doi:10.13140/RG.2.2.13992.85766
Álvarez, F., Allub, L., Cont, W., Juncosa, F., Odriozola, J. y Alves, G. (2024) Energías Renovadas: Transición energética justa para el desarrollo sostenible. Caracas: CAF. Disponible en: https://scioteca.caf.com/handle/123456789/2248
Arroyo, J. y Reina, W. (2016) “Aprovechamiento del recurso biomasa a partir de los desechos de madera para una caldera de vapor”, Ingenius: Revista de Ciencia y Tecnología, (16), pp. 20-29. Disponible en: https://doi.org/10.17163/ings.n16.2016.03
Atelge, M.R., Atabani, A.E., Banu, J.R., Krisa, D., Kaya, M., Eskicioglu, C. Gopalakrishnan, K., Lee, C., Yildiz, S., Unalan, S., Mohanasundaram, R., y Duman, F. (2020) “A critical review of pretreatment technologies to enhance anaerobic digestion and energy recovery”, Fuel, 270, eid. 117494. Disponible en: https://doi.org/10.1016/j.fuel.2020.117494
Caraballo, M. y García, J. (2017) “Energías renovables y desarrollo económico. Un análisis para España y las grandes economías europeas”, El Trimestre Económico, 84 (335), pp. 571-609. Disponible en: https://doi.org/10.20430/ete.v84i335.508
Carhuanco, F. (2015) Valorización energética de la biomasa residual agrícola de banano y mango en la región de Piura-Perú. Tesis de maestría. Universidad Politécnica de Madrid. Disponible en: https://oa.upm.es/51182/
Carvajal Romero, H., Teijeiro-Álvarez, M., García-Álvarez, M. T. y Vite Cevallos, H. (2022) “Modelo de gestión del manejo de residuos sólidos urbanos en la provincia de El Oro, Ecuador”, Revista Universidad y Sociedad, 14(6), pp. 314-321. Disponible en: https://rus.ucf.edu.cu/index.php/rus/article/view/3379/3315
Coello Pisco, S.M., Hidalgo Crespo, J., Rodríguez, B., González, Y. y Banquera, L. (2023) “Perceptions of Domestic Gas Consumption: Effects on the Economy, Urbanization Process and Environmental Proposal”, 9ª Conferencia Internacional sobre Investigación en Energía y Medio Ambiente. Ciencias e Ingeniería Ambiental ICEER 2022. Springer, Cham: Caetano, N.S., Felgueiras, M.C. (eds). Disponible en: https://link.springer.com/chapter/10.1007/978-3-031-43559-1_74
Coello, S., González, Y., e Hidalgo, J. (2019) “Relación entre los factores sociodemográficos asociados al consumo de gas doméstico y la factibilidad de diseñar un dosificador a gas en áreas urbanas”, 17th LACCEI International Multi-Conference for Engineering, Education, and Technology: Industry, Innovation, and Infrastructure for Sustainable Cities and Communities, 24-26 July 2019. Jamaica-Montego. Disponible en: https://laccei.org/LACCEI2019-MontegoBay/meta/FP240.html
Coello, S., Rodríguez, B., González, Y., Banguera, L., e Hidalgo, J. (2022) “Validación de un instrumento para determinar las características técnicas de un biodigestor urbano mediante la técnica de segmentación de mercado”, 20th LACCEI International Multi-Conference for Engineering, Education, and Technology: “Education, Research and Leadership in Post pandemic Engineering: Resilient, Inclusive and Sustainable Actions”. Boca Raton, Florida- USA, July 18 - 22, 2022. Disponible en: https://laccei.org/LACCEI2022-BocaRaton/full_papers/FP3.pdf
Coello, S., Rodríguez, B., González, Y., e Hidalgo, J. (2021) “Aprovechamiento energético de la biomasa residual: caso de estudio de los restos de comida de familias de estudiantes de la Universidad de Guayaquil, para producción de biogás”, FIGEMPA: Investigación y Desarrollo, 12(2), pp. 15–25. DOI: https://doi.org/10.29166/revfig.v12i2.3251
Coello Pisco, S. M. (2022) Design of R+D+I Project in biomass through research based on design as a sustainable environmental energy resource. Disponible en: https://n9.cl/eafqr
Coloma, H. (2024) Estudio de caso: tecnologías de producción de hidrógeno verde para Ecuador. Trabajo de Integración Curricular. Guayaquil: Universidad de Guayaquil, Facultad de Ingeniería Industrial. Disponible en: https://repositorio.ug.edu.ec/handle/redug/74012
De Souza, L.F.C., Dos Santos, R.G., Guerra, E.D., Gonçalves, E.A.P., & Santos, S.M. (2023) III-037-Avaliação do potencial bioquímico de metano a partir da caracterização de resíduos sólidos orgánicos. Disponible en: https://abesnacional.com.br/XP/XP-EasyArtigos/Site/Uploads/Evento46/TrabalhosCompletosPDF/III-037.pdf
Fuente Mora, G. (2022) La economía circular y la industria 4.0 como modelo de producción para aprovechar la biomasa urbana. Tesis de Ingeniería Industrial. Universidad de Guayaquil. Disponible en: http://repositorio.ug.edu.ec/handle/redug/60758
Gómez, E. (2020) Comparación del desempeño de estimadores de estado para la predicción de variables en un biodigestor. Tesis de maestría en Ciencias de Automatización y control. México: Universidad Autónoma del Estado de Hidalgo. Disponible en: http://dgsa.uaeh.edu.mx:8080/bibliotecadigital/handle/231104/2646
González Cubillo, W. (2021) Estudio de las tecnologías limpias para la gestión sostenible de residuos domésticos peligrosos en tiempos de pandemia COVID-19. Tesis de Ingeniería Industrial. Universidad de Guayaquil. Disponible en: http://repositorio.ug.edu.ec/handle/redug/56519
Herrera, D., y Reyes, R. (2024) Impacto ambiental en la disposición final de dispositivos de almacenamiento y generación de energías renovables. Tesis de maestría en Especialización en Gerencia de Proyectos. Bogotá: Universidad Ean. Disponible en: https://repository.universidadean.edu.co/handle/10882/13463
INEC (2019a) Información ambiental en hogares ESPND 2020. Instituto Nacional de Estadística y Censos. Disponible en: https://www.ecuadorencifras.gob.ec/documentos/web-inec/Encuestas_Ambientales/Hogares/Hogares%202019/MOD_AMB_HOGAR_ESPND_2019_11.pdf
INEC (2019b) Proyecciones poblacionales cantonales. Instituto Nacional de Estadística y Censos. Disponible en: https://www.ecuadorencifras.gob.ec/inec-presenta-sus-proyecciones-poblacionales-cantonales/
INEC (2019c) Gobiernos autónomos descentralizados (GAD) y Asociación de Municipios Ecuatorianos. Estadísticas de información económica ambiental en los gobiernos municipales autónomos descentralizados. Instituto Nacional de Estadística y Censos. Disponible en: https://www.ecuadorencifras.gob.ec/gad-municipales/
INEC (2021) Estadística de Información Ambiental Económica en Gobiernos Autónomos Descentralizados Municipales (GADM) Gestión de residuos sólidos 2020. Quito: Instituto Nacional de Estadística y Censos. Disponible en: https://www.ecuadorencifras.gob.ec/documentos/web-inec/Encuestas_Ambientales/Municipios_2020/Residuos_solidos_2020/Presentacion_residuos_2020.pdf
IRENA (2020) Estadísticas de Energías Renovables. Agencia Internacional de Energías Renovables. Abu Dabi. Disponible en: https://www.irena.org/publications/2020/Mar/Renewable-Capacity-Statistics-2020-ES
Jaramillo, N. J. (2023) Estudio de caso biogás como sistema complementario de combustibles fósiles. Trabajo de Integración Curricular. Guayaquil: Universidad de Guayaquil, Facultad de Ingeniería Industrial. Disponible en: http://repositorio.ug.edu.ec/handle/redug/70100
Manrique, S.M., Mosconi, L., Subelza, C. y Honorato, M. (2023) 'Biocombustibles sólidos'. En: Usos y Aplicaciones Energéticas de la Biomasa: Hacia una bioeconomía circular. Guía científico-técnica. Madrid: Red Iberoamericana de Tecnologías de Biomasa y Bioenergía Rural (ReBiBiR-T) CYTED Ediciones, pp. 252. ISBN: 978-84-15413-58-5. Disponible en: https://www.researchgate.net/publication/377241438_Biocombustibles_solidos
Méndez-Zetina, F. D. Pintor-Ibarra, L., Rutiaga-Quiñones, J. y Alvarado-Flores, J. (2023) "Capítulo 6: Análisis elemental en la biomasa con finos energéticos". En: López, L. y Morales, M. Ed(s). Aplicaciones Energéticas de la biomasa: perspectivas para la caracterización local de biocombustibles sólidos. México: Universidad Intercultural Indígena de Michoacán. Disponible en: https://www.researchgate.net/publication/376956362_Capitulo_6_Analisis_elemental_en_la_biomasa_con_fines_energeticos
Mina Dávila, C. (2020) Percepción social sobre el consumo de gas domiciliario en los barrios marginales de la ciudad de Guayaquil. Tesis de Ingeniería Industrial. Universidad de Guayaquil. Disponible en: http://repositorio.ug.edu.ec/handle/redug/52619
Moratorio, D., Rocco, I. y Castelli, M. (2012) “Conversión de Residuos Sólidos Urbanos en Energía”, Revista Memoria de Trabajos de Difusión Científica y Técnica, (10), pp.115-126. Disponible en: http://revistas.um.edu.uy/index.php/ingenieria/article/view/370
Mörs, J., Colares, G.S., Junqueira, L.T., Oliveira, G.M. de, Dullius, A., Buffon, G. y Konrad, O. (2024) “Photosynthetic process for removing H2S and COCH from biogas using the microalgae Chlorella sorokiniana”, Caderno Pedagógico, 21 (4), e3723. Disponible en: https://doi.org/10.54033/cadpedv21n4-078
Muñiz Arreaga, D. (2020) Estudio de prefactibilidad para la implementación de un prototipo de digestor biológico basado en los criterios de segmentación de mercado con tecnología anaeróbica. Tesis de Ingeniería Industrial. Universidad de Guayaquil. Disponible en: http://repositorio.ug.edu.ec/handle/redug/53914
Nielfa, A., Cano, R., & Fdz-Polanco, M. (2015) “Theoretical methane production generated by the co-digestion of organic fraction municipal solid waste and biological sludge”, Biotechnology Reports, 5, pp.14-21. Disponible en: https://doi.org/10.1016/j.btre.2014.10.005
Ortiz Arévalo, J. A. y Guerrero Guerrero, A. F., Sepúlveda Díaz, D. A., Murillo Padilla, B. H. y Bello Rodríguez, R. (2021) “Diseño de prototipo para la medición de potencial energético de los RSO de la plaza de mercado de Fusagasugá mediante digestión anaerobia”, Encuentro Internacional de Educación en Ingeniería ACOFI 2021, sep. Disponible en: https://acofipapers.org/index.php/eiei/article/view/1774
Perdomo, S.C. (2023) Valorización del hidrógeno como alternativa de desarrollo sostenible para la producción de energía a partir de la biomasa urbana. Tesis de Ingeniería Industrial. Universidad de Guayaquil. Disponible en: http://repositorio.ug.edu.ec/handle/redug/67531
Ramos, D., Terry, A, Soto, F. y Cabrera, J. (2014) “Bocashi: abono orgánico elaborado a partir de residuos de la producción de plátanos en Bocas del Toro, Panamá”, Revista Cultivos Tropicales, 35(2), pp. 90-97. Disponible en: https://ediciones.inca.edu.cu/index.php/ediciones/article/view/834
Segura Pin, C. (2023) Diseño experimental de una miniplanta a partir de la biomasa urbana para la producción de CH4 como sustituto de gas GLP. Tesis de Ingeniería Industrial. Universidad de Guayaquil. Disponible en: http://repositorio.ug.edu.ec/handle/redug/67538
Tchobanoglous, G., y Theisen, S. (2002) Handbook of Solid Waste Management. Second Edition. New York: McGraw Hill Handbooks. ISBN: 9780071356237. Disponible en: https://n9.cl/c8twt
Torres, W. (2020) Gobierno analiza futuro de las cocinas de inducción en 2021. Primicias. Disponible en: https://www.primicias.ec/noticias/economia/gobierno-programa-cocina-induccion-ecuador/