Artículo Científico

Estudio de residuos biomásicos agrícolas para la instalación de una biorrefinería de pequeña escala

Study of agricultural biomass waste for the installation of a small-scale biorefinery

Josseline Mishell Solís Bermúdez
Facultad de Ingeniería y Ciencias Aplicadas. Universidad Técnica de Manabí. Código Postal 130103, Portoviejo, Ecuador. [https://ror.org/02qgahb88], Ecuador
Gabriela Alexandra Zambrano Varela
Facultad de Ingeniería y Ciencias Aplicadas. Universidad Técnica de Manabí. Código Postal 130103, Portoviejo, Ecuador. [https://ror.org/02qgahb88], Ecuador
Ramón Eudoro Cevallos Cedeño
Facultad de Ingeniería y Ciencias Aplicadas. Universidad Técnica de Manabí. Código Postal 130103, Portoviejo, Ecuador. [https://ror.org/02qgahb88], Ecuador
María Antonieta Riera
Facultad de Ingeniería y Ciencias Aplicadas. Universidad Técnica de Manabí. Código Postal 130103, Portoviejo, Ecuador. [https://ror.org/02qgahb88], Ecuador

Estudio de residuos biomásicos agrícolas para la instalación de una biorrefinería de pequeña escala

La Granja. Revista de Ciencias de la Vida, vol. 42, núm. 2, pp. 136-153, 2025

Universidad Politécnica Salesiana

2025. Universidad Politécnica Salesiana

Recepción: 29 Septiembre 2021

Revisado: 05 Julio 2022

Publicación: 01 Septiembre 2025

Resumen: En los últimos años se ha considerado el uso de residuos lignocelulosos para la producción de distintos bioproductos. Entre los países con este potencial está el Ecuador, el cual tiene una economía agraria, generadora de residuos que constituyen en su mayoría biomasa lignocelulósicas. La provincia de Manabí ubicada en la costa ecuatoriana es una zona agrícola cuyos residuos son por lo general quemados, dejados en el campo o usados para alimentación animal. Atendiendo a esta premisa, se desarrolló un análisis multicriterios a través del proceso de jerarquía analítica (AHP), en el cual se evaluaron 6 biomasas agrícolas: cascarilla de café, cáscara y mucílago de cacao, olote de maíz, cáscara de plátano y bagazo de caña de azúcar. Los mismos fueron ponderados por un panel de expertos en función a su potencial energético, composición, rendimiento de biomasa, costo de procesamiento e impacto ambiental. Para ello se consultó bibliográficamente la composición de los residuos (análisis proximal y elemental), así como las tecnologías actuales de procesamiento. A partir del AHP se conoció que la biomasa agrícola con mayor potencial de ser utilizado en una biorrefinería de pequeña escala es el bagazo de caña de azúcar (33,20 %), seguido de la cascarilla de café (26,10 %), siendo la caña de azúcar reconocida con mayor riqueza en polisacáridos y una fuente prometedora para la obtención de biocombustibles y otros productos químicos. Se espera que los resultados obtenidos sean de fundamento para otras investigaciones y de interés para el desarrollo bioeconómico del país.

Palabras clave: Biomasa, biorrefinería, Ecuador, biomasa, proceso de jerarquía analítica, residuos agrarios.

Abstract: In recent years, lignocellulose residues have been used for producing different bioproducts. Among the countries with this potential is Ecuador, which is characterized by having an agrarian economy, generating waste that constitutes mostly biomass of the lignocellulosic type. The province of Manabí, located on the Ecuadorian coast, is an agricultural area whose residues are usually burned, left in the field or used for animal feed. Based on this premise, a multicriteria analysis was developed through the Analytical Hierarchy Process (AHP), in which 6 agricultural biomasses from the Ecuadorian coast were evaluated: coffee husks, cocoa husks and mucilage, corn cob, banana peels and sugar cane bagasse. They were evaluated by a panel of experts based on their energy potential, biomass composition, yield, processing cost and environmental impact. The composition of the waste (proximal and elemental analysis) was bibliographically consulted, as well as current processing technologies. From the AHP, it was known that the agricultural biomass with the greatest potential to be used in a small-scale biorefinery is sugarcane bagasse (33.20 %), followed by coffee husks (26.10 %), being the recognized sugarcane with the greatest richness in polysaccharides and a promising source for obtaining biofuels and other chemical products. It is expected that the results obtained in this study will be the basis for other research and will be interesting for the bioeconomic development of the country.

Keywords: Biomass, biorefinery, Ecuador, biomass, analytical hierarchy process, agricultural wastes.

Forma sugerida de citar: (APA)

Solís Bermúdez, J.M., Zambrano Varela, G.A., Cevallos Cedeño, R.E. y Riera, M.A. (2025). Estudio de residuos biomásicos agrícolas para la instalación de una biorrefinería de pequeña escala. La Granja: Revista de Ciencias de la Vida. Vol. 42(2):135-152. https://doi.org/10.17163/lgr.n42.2025.09.

1 Introducción

La economía mundial está basada en la comercialización de productos y en la dependencia de recursos no renovables como el petróleo (Navarrete Loza and Saavedra Cuadrado, 2014). Aunque este ha sido el modelo principal de negocios, en la actualidad y en concordancia con las metas fijadas en los objetivos y metas de Desarrollo Sostenible 2030, muchos países están sumando esfuerzos para pasar de una economía tradicional a una bioeconomía. La bioeconomía se define como el uso de recursos (biomasa), procesos y principios biológicos innovadores para la obtención de bienes y servicios de manera sostenible (Birner, 2018). La biomasa se concibe como material de origen biológico, proveniente de organismos vivos o que alguna vez vivieron, excepto los incrustados en formaciones geológicas o fosilizados (Birner, 2018). La biomasa potencialmente utilizable como materia prima en las biorrefinerías (complejo industrial donde se lleva a cabo su procesamiento), puede ser de diversos tipos: agrícola, forestal, residuos orgánicos domésticos, microalgas, entre otros (Hernández Benítez and Céspedes Rangel, 2019).

El término biorrefinería nace en los noventa en base al concepto de Chemurgy, como un intento de producir una variedad de productos biobasados utilizando biomasas agrícolas como materia prima (Pazmiñon Sánchez et al., 2017). El Laboratorio Nacional Estadounidense de Energía Renovable (NREL), destaca que las biorrefinerías son instalaciones que integran procesos y equipos de conversión de biomasa para producir una variedad de productos: combustibles, energía y químicos (Redondo-Gómez et al., 2020). Las mismas están destinadas a valorizar una diversa gama de materias primas renovables como la biomasa proveniente de la silvicultura, la acuicultura y residuos agrarios, entre los cuales se encuentran los de origen agrícola o ganadero (Katakojwala and Mohan, 2021).

Las biorrefinerías de primer nivel ubicadas en países desarrollados como Bélgica, Holanda, Francia, Austria y Alemania reportan el uso de almidón o forraje provenientes del trigo y el maíz, las cuales son materias primas de consumo humano para la producción comercial de bioetanol (Gutiérrez Vi- llanueva et al., 2020). También están los residuos agrícolas, como el bagazo, la paja de arroz y el rastrojo de maíz, que se utilizan como materias primas en la industria de pulpa y papel (Mongkhonsiri et al., 2018). Algunos países, como Brasil, emplean la biomasa de caña de azúcar para la producción de biocombustibles (Pazmiñon Sánchez et al., 2017). A nivel global, en algunas investigaciones se observa la utilización de distintos residuos agrícolas como la paja de arroz, cáscara y el rastrojo del maíz, rastrojo o residuos de piña para producir bioetanol (Kumar et al., 2018; Kazemi Shariat Panahi et al., 2020; Chintagunta et al., 2017), así como también la cáscara de naranja para obtener bioplásticos (Gutiérrez Villa- nueva et al., 2020).

Estas biomasas agrícolas son residuos lignocelulósicos y además de ser un sustrato renovable en comparación con los combustibles fósiles están compuestas principalmente por tres constituyentes: celulosa, hemicelulosa y lignina (Sharma and Saini, 2020). La celulosa es el material polimérico orgánico más común y disponible en el mundo. Se usa frecuentemente para producir materiales de cartón, papel, y también como precursor del bioetanol de segunda generación (Yousuf et al., 2020; Korányi et al., 2020). La hemicelulosa es un heteropolisacárido amorfo, ramificado, compuesto por azúcares de cinco y seis carbonos. La presencia de azúcares reductores en la hemicelulosa es importante como fuente clave para la producción de sustancias químicas (Lorenci Woiciechowski et al., 2020; Mankar et al., 2021).

La lignina es otro componente importante de la biomasa lignocelulósica, y es un biopolímero aromático complejo con alto contenido de carbono. En el procesamiento de biomasa, la lignina es el componente infrautilizado, aunque tiene un enorme potencial como materia prima para las industrias química y de combustibles (Mathew et al., 2018; Korányi et al., 2020). Debido a su composición, los residuos lignocelulósicos tienen la capacidad de ser utilizados en la obtención de bioproductos de alto valor agregado, como ácido láctico, furfural, ácido levulínico, entre otros. (Espinoza-Vázquez et al., 2020).

El interés por el uso de residuos lignocelulósicos y especialmente los de origen agrícola radica en que son materias primas de bajo costo con una gran cantidad de compuestos para su aplicación en biorrefinerías lignocelulosas. Algunas investigaciones reportan que en algunas biorrefinerías a pequeña escala se han utilizado residuos agrícolas para la producción de biogás, xilano, glucosa, etanol y polihidroxialcanoatos (Parralejo et al., 2019; Dos Santos et al., 2017; Clauser et al., 2018).

En países como el Ecuador, la biomasa es abundante por ser un país megadiverso, con actividad agrícola extensa. El año 2020 registró unos 5,20 millones de hectáreas en tierras cultivadas, siendo los principales cultivos la caña de azúcar, el banano y la palma africana (INEC, 2020). Manabí conforma una de las provincias del país con mayor número de actividades económicas relacionadas a la agricultura, con 1,2 millones de hectáreas de labor agrícola, que representan el 15,83 % del territorio a nivel nacional. Asimismo, existen pequeños centros de procesamiento agroindustrial, entre las que se encuentran las productoras de snack, harina de plátano, procesadoras de arroz y maíz, además de las industrias de caña de azúcar y café, responsables de la producción de panela, aguardiente, café tostado y molido, respectivamente (Manabí Produce, 2021; Manabí Produce-Ep, 2016).

Esta actividad agrícola y agroindustrial genera residuos caracterizados por ser recursos potencialmente renovables, sustentables, rentables y económicos para la producción de bioenergía (Gupta and Verma, 2015). Es por ello que los subproductos agrícolas, pecuarios y residuales urbanos pueden ser aprovechados en una biorrefinería a pequeña escala (Gómez-Soto et al., 2019). Las biorrefinerías, al basarse en el uso de biomasas residuales, contribuyen con la disminución de los costos energéticos y la emisión de gases con efecto invernadero, a la vez que generan energía, materiales y productos químicos (Carmona-Cabello et al., 2018).

Para la fecha en la que se realizó la investigación, además de los centrales azucareros, sólo hay registro de una biorrefinería en el país, específicamente en el campus de Nayón de la Pontificia Universidad Católica del Ecuador. Esta instalación se encuentra actualmente en operación, y desarrolla productos como etanol, biogás, biofertilizante, combustible, alimentos para animales, además de otros compuestos químicos de alto valor (Carvajal, 2013; Cevallos, 2018). En la provincia de Manabí no se registra la existencia de un complejo industrial de este tipo, pese a que genera residuos de la actividad agrícola que realiza (Sumba et al., 2019). La implementación de una biorrefinería a pequeña escala en Manabí daría mayor valor a la actividad agrícola por aprovechamiento de residuos, que en la actualidad están ocasionando un efecto negativo al medio ambiente.

El uso de residuos de origen agrícola como materias primas es una elección prometedora para ofrecer coste añadido y afectar de manera positiva tanto a la economía como al ambiente de la provincia. Una decisión de este tipo requiere el análisis multicriterio, con el fin de evaluar las diversas alternativas y seleccionar la mejor. Existen diversas herramientas que se utilizan para apoyar la toma de decisiones, entre las cuales se encuentra el proceso de jerarquía analítica (AHP).

El AHP se destaca dentro de los métodos de evaluación integral en fuentes renovables de energía, dando a conocer las bases para obtener una correcta elección, valorando el potencial de aprovechamiento de la biomasa desde una perspectiva multicriterio (Jiménez Borges et al., 2019). Actualmente, la selección de biomasa por el método AHP se ha puesto a prueba en varios estudios como la evaluación de sostenibilidad de las principales biomasas en la provincia de Cienfuegos, Cuba, donde el bagazo fue el de mayor contribución energética (Jiménez Borges et al., 2019). Otra aplicación para este método ocurrió en la determinación sistemática del mejor residuo agrícola para la producción de polihidroxialcanoatos (Requiso et al., 2018). Dentro de este contexto, resulta novedoso aplicar el método de AHP para evaluar el uso de subproductos agrícolas en una zona específica del Ecuador, con el fin de ser utilizados como materia prima en una biorrefinería de pequeña escala.

En este sentido, el presente trabajo tiene como objetivo realizar una revisión sobre las biomasas agrícolas generadas en la provincia de Manabí, con el propósito de aplicar un proceso de jerarquía analítica que permita seleccionar los de mayor utilidad para que sean usados como materia prima en una biorrefinería de pequeña escala. El correcto análisis, además de los resultados obtenidos, servirán como un framework para el desarrollo de la bioeconomía en el país.

2 Materiales y Métodos

2.1 Método de análisis multicriterios

Para seleccionar aquellos subproductos con mayor índice de importancia, se utilizó el Proceso de Jerarquía Analítica, que es un método de análisis de decisión desarrollado por Tomas Saaty en 1980, diseñado con el fin de beneficiar la toma de decisiones y proveer un enfoque estructurado para determinar los pesos y ponderaciones de los múltiples criterios y los estandariza para que puedan compararse (Ra- mírez et al., 2020). La aplicación del método de AHP considera los siguientes pasos (Huamaní Huamaní and Eyzaguirre Tejada, 2015):

Tabla 1.
Tabla 1.

Escala de Saaty. Tomado de Saaty (2014).

El proceso iterativo se repitió para cada criterio, hasta obtener los resultados que fueron finalmente sometidos a una medida de consistencia. El tamaño de consistencia, λmax se dedujo como un valor propio primordial con base a la técnica del vector propio. Esto se hace calculando la capacidad de multiplicación de la matriz de las calificaciones de los criterios (en la fila de la matriz de comparación por pares) y el promedio normalizado de todos los componentes (dentro de la columna de la matriz normalizada) dividido por el promedio normalizado del criterio (Owolabi et al., 2020). Posteriormente se calcula el Índice de Consistencia (CI) (Luna et al., 2019), a través de la ecuación 1.

Donde n es el tamaño de la matriz y λmax es el máximo valor. Luego mediante la ecuación 2 se calcula una relación de consistencia (RC), que compara el índice de consistencia (IC) de la matriz con los juicios obtenidos, versus el índice de consistencia (RI) de una matriz aleatoria (Tabla 2).

Tabla 2.
Tabla 2.

Índice de consistencia. Tomado de Qazi et al. (2018).

Si el resultado de RC es superior a 0,10 indica que los juicios de la matriz son inconsistentes, y no son aceptables para tomar decisiones. Para valores de RC equivalentes o menores a 0,10, las consistencias son aceptables, válidas y justificadas para la toma de elecciones.

2.2 Alternativas de selección

Las alternativas de selección representaron cada uno de los subproductos agrarios considerados en el estudio, los cuales fueron considerados en base a la información reportada por el Instituto Nacional de Estadística y Censos (INEC, 2020), sobre las actividades agrícolas que aportaron mayor producción en el año 2020 para la provincia de Manabí, Ecuador.

En este sentido, se trabajó con los residuos provenientes del café (cascarilla), cacao (cáscara y mucílago), maíz (olote), plátano (cáscara) y caña de azúcar (bagazo), cuyos constituyentes representan ser una fuente prometedora de material lignoceluloso. Adicionalmente, se consultó bibliográficamente el contenido proximal (% de humedad, sólidos volátiles, cenizas y carbono fijo) y elemental (Carbono, Nitrógeno, Hidrógeno, Oxígeno y Azufre) de los diferentes residuos evaluados. Del mismo modo, se consideraron los procesos actualmente aplicados para la biomasa, así como también los distintos productos que se pueden obtener a partir de ellos.

2.3 Selección de criterios para la valoración de las alternativas

El uso de biomasa residual agrícola tiene el potencial de convertirse en gas de síntesis para generar energía o una serie de productos químicos básicos o plataformas, que parte de compuestos como lo son la celulosa, hemicelulosa, almidón, lignina, lípidos, y proteínas.

La conversión de biomasa en productos químicos ofrece diversas oportunidades pero plantea nuevos desafíos tecnológicos, debido a que su compleja estructura requiere tratamientos de conversión para descomponer el material en monosacáridos y generar productos de valor agregado (Kover et al., 2021).

En base a estos señalamientos y teniendo en cuenta lo expuesto en investigaciones previas relacionadas al tema en estudio, se establecieron 5 criterios de selección.

La cantidad de biomasa disponible depende de la producción de cada rubro, así como de la estacionalidad de cada cultivo; sin embargo, estos aspectos no fueron incluidos como criterios de selección, debido a que el interés de la investigación se orientó a evaluar el potencial que tienen los residuos generados en la unidad de estudio para ser utilizados en procesos de biorrefinación en la producción de distintos bioproductos.

2.4 Panel de expertos

Para determinar el peso de los criterios seleccionados, se buscó la opinión de un panel de expertos conformado por 14 profesionales, relacionados directamente con el tema estudiado. Se recomienda que el grupo esté conformado entre 7 y 15 participantes para mantener un nivel de confianza y calificación elevado (Gómez Montoya et al., 2008).

Asimismo, se contó con un formulario de Google estructurado en base al método AHP, en el cual cada uno de los expertos expresó su opinión sobre los subproductos agrarios en función de los criterios de selección establecidos para ser utilizados como materia prima en una biorrefinería de pequeña escala. Una vez que el panel de expertos ponderó los criterios de selección, se llegó a un consenso para la aplicación del AHP.

2.5 Herramientas informáticas utilizadas

Se empleó el software Super Decisions V3.2., una herramienta gratuita de uso educativo desarrollada por Saaty para Procesos de Red Analítica (ANP) y Procesos de Jerarquía Analítica (AHP).

3 Resultados y Discusión

A partir de la bibliografía consultada se conoció la composición lignocelulósica, así como el contenido proximal y elemental (Tabla 3) de los residuos evaluados, los cuales pueden utilizarse como materia prima en la producción de textiles, empaques, esteroides, pulpa de papel, material de construcción, abonos y alimentos. Los materiales lignocelulósicos tienen aplicación en productos de consumo animal y humano. Investigaciones previas han demostrado su uso para la obtención de alcohol, xilosa, xilitol y xilo-oli-gosacaridos (Muñoz-Muño et al., 2014).

Los métodos de análisis proximal y elemental (Tabla 3) muestran potencial para reflejar el contenido de energía química de la biomasa, permitiendo la evaluación de la sostenibilidad de las biorrefinerías que coproducen bioaceite, biocarbón, biodiésel, glicerol y bioelectricidad (Aghbashlo et al., 2020).

El análisis elemental o análisis final estima las posibles emisiones de gases contaminantes producidos durante la combustión (Rojas et al., 2018). Por lo general, la biomasa contiene entre 70 % y 86 % de materia volátil y un bajo contenido de carbón, lo que hace que la biomasa sea un combustible altamente reactivo. Los combustibles con pocos sólidos volátiles pueden provocar combustión sin llama, mientras que un alto contenido de sólidos volátiles puede encenderse fácilmente (Akowuah et al., 2012; Yang et al., 2017). Un mayor contenido de materia volátil en la producción de bioaceite implica una mayor cantidad (Cai et al., 2017). Asimismo, cuanto mayor sea el contenido de carbono fijo, mayor será su temperatura durante el proceso de conversión de energía, ya que este es el combustible que realmente está presente en la biomasa (Palacios Vallejos et al., 2020).

La ceniza de la biomasa puede usarse como fertilizante. Sin embargo, los elementos de las cenizas también pueden causar problemas durante la combustión. Un alto contenido de cenizas conlleva a reducir la eficiencia del proceso, por lo que se prefiere una biomasa con un bajo contenido de cenizas como fuente de combustible (Yang et al., 2017; Zaja˛c et al., 2018). La determinación del nivel de humedad es importante porque los altos niveles de humedad pueden causar problemas en la caldera durante los procesos de combustión, mientras que los niveles bajos de humedad pueden acelerar la combustión (Ku Ahmad et al., 2018).

Otro aspecto a considerar es el método de procesamiento por el cual se transforman los residuos. La biomasa es una materia prima compleja, por lo tanto, su conversión a producto final requiere de procesos que se pueden clasificar en cuatro tratamientos principales: físicos, químicos, fisicoquímicos y biológicos para mejorar la accesibilidad a sus biopolímeros en el procesamiento industrial (Orejuela-Escobar et al., 2021; Moreno et al., 2019).

La trituración mecánica y la extrusión son métodos de pretratamiento físico prometedor para la conversión de biomasa (Moreno et al., 2019), y son responsables de la reducción del tamaño de las partículas y aumentan el área superficial de los materiales lignocelulósicos (Kumari and Singh, 2018).

Tabla 3.
Tabla 3.

Composición lignocelulósica, proximal y elemental de los residuos analizados

El tratamiento químico es uno de los métodos más prometedores para mejorar la biodegradabilidad de la celulosa mediante la eliminación de lignina y hemicelulosas (Behera et al., 2014). Este a su vez puede clasificarse en alcalino, ácido, con sulfito, organosolv e iónico (Oh et al., 2015).

Estos métodos químicos en la industria del papel se han utilizado para la deslignificación, el cual tiene como objetivo eliminar las fracciones no celulósicas a partir de un tratamiento alcalino (Michelin et al., 2020). La conversión fisicoquímica incluye métodos que combinan cambios físicos y reacciones químicas durante el procesamiento, siendo el pretratamiento fisicoquímico de la biomasa con explosión de vapor uno de los más utilizados. Los procesos de conversión de este tipo conducen a la producción de biocombustibles de alta densidad (Je¸drzejczyk et al., 2019).

Los tratamientos biológicos utilizan enzimas u organismos para hidrolizar la celulosa y la hemicelulosa y fermentar las moléculas de azúcar (Kumari and Singh, 2018). El propósito es producir biocombustibles, así como diferentes tipos de productos químicos como biogás, hidrógeno, etanol, butanol, acetona, etc. Comúnmente se prefiere la biomasa con un alto porcentaje de materia orgánica biodegradable y alto contenido de humedad. Los procesos más utilizados de este tipo son la digestión anaeróbica y la fermentación (Zinla et al., 2021; Gar- ba, 2020).

El procesamiento a escala industrial de la biomasa se realiza con una combinación de los procesos descritos, en función del diseño del sistema de producción y de los productos que se esperan obtener. Atendiendo a lo descrito y con el propósito de seleccionar el subproducto agrícola con mayor importancia para su aprovechamiento en la instalación de una biorrefinería, se aplicó el proceso de jerarquía analítica. Para ello, se comenzó con la elaboración de una estructura jerárquica multinivel que relaciona los criterios y alternativas de selección (Figura 1). Las matrices normalizadas para cada criterio de selección se obtuvieron con la ponderación dada por el panel de expertos (Ver Anexos).

Posteriormente, se obtuvo la matriz normalizada de los criterios seleccionados (Tabla 4), la prioridad de las alternativas (Tabla 5) y la razón de consistencia de cada criterio (Tabla 6).

Figura 1.
Figura 1.

Estructura jerárquica de la selección de los subproductos agrarios de la provincia de Manabí.

Los resultados obtenidos indican que entre los subproductos evaluados, el mejor fue el bagazo de caña de azúcar con un vector de prioridad del 33,20 %, seguido de la cascarilla de café con un 26,10 %, siendo estas dos biomasas las que mejor se desempeñan como materia prima en una biorrefinería de pequeña escala dentro del contexto analizado. En cuanto a los criterios evaluados, la composición y el impacto ambiental predominan sobre el resto, infiriendo la posibilidad de emplear residuos con contenido lignocelulósico como lo es la caña de azúcar.

En una investigación similar, se evaluó la sostenibilidad de distintas biomasas (residuos agrícolas de cosecha y forestales), a través de herramientas de economía ecológica, entre las que se incluyó el AHP. Los resultados obtenidos con el análisis multicriterios arrojaron que el bagazo de caña de azúcar (Jiménez et al., 2020), con un vector de prioridad de 0,57, es el de mayor contribución energética. En términos de energía, el bagazo de caña de azúcar representa una de las fuentes más grandes de bioenergía (Amezcua-Allieri et al., 2019). Los resultados obtenidos tienen un índice de consistencia igual o menor a 0,10, lo que significa que las consistencias fueron aceptables y válidas para la toma de decisiones.

La principal razón para tener preferencia relativamente más alta por el bagazo de caña de azúcar se debe a que es un residuo agrícola rico en polisacáridos, convirtiéndose en una materia prima prometedora para la obtención de biocombustibles y otros químicos, bajo un concepto de biorrefinería. La gestión adecuada de los recursos de este desperdicio crea así una oportunidad para generar ingresos adicionales (Konde et al., 2021; Restrepo- Serna et al., 2018).

El bagazo de caña de azúcar en procesos biotecnológicos puede utilizarse como fuente de carbono para producir etanol de segunda generación, xilitol, biogás, además de productos plataforma como la glucosa y la xilosa, de los cuales pueden obtenerse otros de alto valor (Antunes et al., 2021; Nosrat- pour et al., 2018). En los últimos años, el ácido succínico, sustancia química de valor agregado, puede derivarse del bagazo de caña de azúcar y se ha investigado como coproducto para las biorrefinerías (Nieder-Heitmann et al., 2019). Asimismo, este residual puede utilizarse en procesos de fermentación para obtener compuestos como butanol, ácido láctico y poli-3-hidroxibutirato (PHB), siendo estos identificados para incluirlos en la gama de biorrefinerías multiproducto (Restrepo-Serna et al., 2018).

Tabla 4.
Tabla 4.

Matriz normalizada de los criterios seleccionados

Tabla 5.
Tabla 5.

Prioridad de alternativas

En segundo lugar, se encuentra la cascarilla de café, cuyo interés surge debido a su alto valor potencial. Debido a su composición rica en polisacáridos, junto con un número significativo de otras biomoléculas activas, es posible obtener productos de valor agregado a partir de esta biomasa (Oliveira et al., 2021; Mora-Villalobos et al., 2021).

Tabla 6.
Tabla 6.

Razón de consistencia obtenida en los criterios.

A partir de la cascarilla de café se puede obtener bioproductos que incluyen ácido cítrico, ácido láctico, polihidroxialcanoatos, biocombustible, cosméticos, entre otros (Aristizábal-Marulanda et al., 2017; Iriondo-DeHondetal.,2020). Porotrolado, también se ha propuesto la cascarilla de café para su uso como relleno en matrices poliméricas por ser una alternativa potencial de bajo costo. Asimismo, destacando su alto contenido de celulosa, hemicelulosa y alto poder calorífico, es una materia prima prometedora para producir bioenergía (Rambo et al., 2015; Sisti et al., 2021).

4 Conclusiones

La aplicación de un proceso de jerarquía analítica permitió identificar la mejor opción de biomasa para ser utilizada como materia prima en una biorrefinería a pequeña escala, en la provincia de Manabí. Los criterios con mayor importancia en la evaluación fueron la composición de la materia prima y el impacto ambiental, los cuales recibieron igual peso global entre todos los evaluados. Mediante el análisis multicriterios, se determinó que el bagazo de caña de azúcar es la alternativa más prometedora respecto al resto de las biomasas estudiadas. De este modo, este residual agrícola representa una alternativa de interés para el progreso bieconómico del país, puesto que genera oportunidades para el desarrollo de nuevos productos y con ello de participación en el mercado global. Los residuos lignocelulósicos son fuentes renovables, y su composición y propiedades estructurales tienen efectos significativos en su conversión dentro de una perspectiva de procesamiento de biorrefinería. El conocimiento de la composición en los residuos permite predecir el tipo de tratamiento a aplicar para obtener una amplia gama de bioproductos.

Contribución de los autores

J.M.S.B.: Investigación, metodología, escritura- borrador original, visualización. G.A.Z.V.: Investigación, metodología, escritura- borrador original, visualización. R.E.C.C.: Validación. M.A.R.: Conceptualización, supervisión, validación, escritura- revisión y edición.

Referencias

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