Two-step valorization of invasive species Rosa rubiginosa L. husk waste through eco-friendly optimized pectin extraction and subsequent pyrolysis

Autores
Torres Sciancalepore, Rodrigo Agustin; Riveros Gomez, Mathias Adrián; Zalazar García, Daniela Inés Yanina; Asensio, Daniela Anabel; Fabani, Maria Paula; Rodriguez, Rosa Ana; Fouga, Gastón Galo; Mazza, German Delfor
Año de publicación
2023
Idioma
inglés
Tipo de recurso
artículo
Estado
versión publicada
Descripción
This research studied chemical and thermal treatments of rosehip husk (RH), from invasive species in Patagonia Rosa rubiginosa, which is considered a main waste in the seed-oil extraction industry, to obtain added-value products by optimizing an eco-friendly pectin extraction, followed by pyrolysis of the remaining solid (RHW). The aim was to valorize the rosehip husk of an invasive species by finding the optimal conditions for pectin extraction (maximum yield and minimum CO2 emissions) and assessing the pyrolysis process together with the products obtained, finding the temperature of maximum production of each species in the gaseous product. By applying multi-objective optimization, it was found that the optimal yield was 17.83 % with 456.7 g of CO2 emitted for kg of pectin at temperature T = 79.6 ºC, time t = 30 min, and pH = 2.3. By TGA, 6 processes were identified in the pyrolysis of RHW: moisture evaporation and 5 consecutive reactions which were related to lignocellulosic biomass components decomposition. The kinetic parameters of each reaction were obtained by isoconversional method (activation energy), compensation effect method (pre-exponential factor), and master-plots method (conversion function). The pyrolysis gaseous products of energetic interest identified were CH4, H2, and C2H4, with maximum production at 630, 700, 850 ºC respectively. The main compounds found by GC-MS were diacetone alcohol, mesityl oxide, butylated hydroxytoluene, among others. The ash was analyzed by XRD and showed a high Ca concentration (46.9 %) with presence of Ca(OH)2, MgO, KCaPO4, and K4Ca(PO4)2.
Fil: Torres Sciancalepore, Rodrigo Agustin. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Patagonia Norte. Instituto de Investigación y Desarrollo en Ingeniería de Procesos, Biotecnología y Energías Alternativas. Grupo Vinculado Instituto de Ingeniería Química | Universidad Nacional del Comahue. Instituto de Investigación y Desarrollo en Ingeniería de Procesos, Biotecnología y Energías Alternativas. Grupo Vinculado Instituto de Ingeniería Química; Argentina
Fil: Riveros Gomez, Mathias Adrián. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Patagonia Norte. Instituto de Investigación y Desarrollo en Ingeniería de Procesos, Biotecnología y Energías Alternativas. Universidad Nacional del Comahue. Instituto de Investigación y Desarrollo en Ingeniería de Procesos, Biotecnología y Energías Alternativas; Argentina. Universidad Nacional de San Juan. Facultad de Ingeniería. Instituto de Ingeniería Química; Argentina
Fil: Zalazar García, Daniela Inés Yanina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Patagonia Norte. Instituto de Investigación y Desarrollo en Ingeniería de Procesos, Biotecnología y Energías Alternativas. Universidad Nacional del Comahue. Instituto de Investigación y Desarrollo en Ingeniería de Procesos, Biotecnología y Energías Alternativas; Argentina. Universidad Nacional de San Juan. Facultad de Ingeniería. Instituto de Ingeniería Química; Argentina
Fil: Asensio, Daniela Anabel. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Patagonia Norte. Instituto de Investigación y Desarrollo en Ingeniería de Procesos, Biotecnología y Energías Alternativas. Universidad Nacional del Comahue. Instituto de Investigación y Desarrollo en Ingeniería de Procesos, Biotecnología y Energías Alternativas; Argentina
Fil: Fabani, Maria Paula. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Patagonia Norte. Instituto de Investigación y Desarrollo en Ingeniería de Procesos, Biotecnología y Energías Alternativas. Universidad Nacional del Comahue. Instituto de Investigación y Desarrollo en Ingeniería de Procesos, Biotecnología y Energías Alternativas; Argentina. Universidad Nacional de San Juan. Facultad de Ingeniería. Instituto de Ingeniería Química; Argentina
Fil: Rodriguez, Rosa Ana. Universidad Nacional de San Juan. Facultad de Ingeniería. Instituto de Ingeniería Química; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Patagonia Norte. Instituto de Investigación y Desarrollo en Ingeniería de Procesos, Biotecnología y Energías Alternativas. Universidad Nacional del Comahue. Instituto de Investigación y Desarrollo en Ingeniería de Procesos, Biotecnología y Energías Alternativas; Argentina
Fil: Fouga, Gastón Galo. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; Argentina. Comision Nacional de Energia Atomica. Gerencia Complejo Tecnologico Pilcaniyeu. Departamento de Fisicoquimica y Control de Calidad;
Fil: Mazza, German Delfor. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Patagonia Norte. Instituto de Investigación y Desarrollo en Ingeniería de Procesos, Biotecnología y Energías Alternativas. Grupo Vinculado Instituto de Ingeniería Química | Universidad Nacional del Comahue. Instituto de Investigación y Desarrollo en Ingeniería de Procesos, Biotecnología y Energías Alternativas. Grupo Vinculado Instituto de Ingeniería Química; Argentina
Materia
BIOMASS TO HYDROGEN
BIOMASS WASTE RECOVERY
INVASIVE SHRUB SPECIES VALORIZATION
PECTIN EXTRACTION OPTIMIZATION
ROSEHIP HUSK WASTE
SLOW-PYROLYSIS PRODUCTS
Nivel de accesibilidad
acceso abierto
Condiciones de uso
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Repositorio
CONICET Digital (CONICET)
Institución
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The aim was to valorize the rosehip husk of an invasive species by finding the optimal conditions for pectin extraction (maximum yield and minimum CO2 emissions) and assessing the pyrolysis process together with the products obtained, finding the temperature of maximum production of each species in the gaseous product. By applying multi-objective optimization, it was found that the optimal yield was 17.83 % with 456.7 g of CO2 emitted for kg of pectin at temperature T = 79.6 ºC, time t = 30 min, and pH = 2.3. By TGA, 6 processes were identified in the pyrolysis of RHW: moisture evaporation and 5 consecutive reactions which were related to lignocellulosic biomass components decomposition. The kinetic parameters of each reaction were obtained by isoconversional method (activation energy), compensation effect method (pre-exponential factor), and master-plots method (conversion function). The pyrolysis gaseous products of energetic interest identified were CH4, H2, and C2H4, with maximum production at 630, 700, 850 ºC respectively. The main compounds found by GC-MS were diacetone alcohol, mesityl oxide, butylated hydroxytoluene, among others. The ash was analyzed by XRD and showed a high Ca concentration (46.9 %) with presence of Ca(OH)2, MgO, KCaPO4, and K4Ca(PO4)2.Fil: Torres Sciancalepore, Rodrigo Agustin. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Patagonia Norte. Instituto de Investigación y Desarrollo en Ingeniería de Procesos, Biotecnología y Energías Alternativas. Grupo Vinculado Instituto de Ingeniería Química | Universidad Nacional del Comahue. Instituto de Investigación y Desarrollo en Ingeniería de Procesos, Biotecnología y Energías Alternativas. Grupo Vinculado Instituto de Ingeniería Química; ArgentinaFil: Riveros Gomez, Mathias Adrián. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Patagonia Norte. Instituto de Investigación y Desarrollo en Ingeniería de Procesos, Biotecnología y Energías Alternativas. Universidad Nacional del Comahue. Instituto de Investigación y Desarrollo en Ingeniería de Procesos, Biotecnología y Energías Alternativas; Argentina. Universidad Nacional de San Juan. Facultad de Ingeniería. Instituto de Ingeniería Química; ArgentinaFil: Zalazar García, Daniela Inés Yanina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Patagonia Norte. Instituto de Investigación y Desarrollo en Ingeniería de Procesos, Biotecnología y Energías Alternativas. Universidad Nacional del Comahue. Instituto de Investigación y Desarrollo en Ingeniería de Procesos, Biotecnología y Energías Alternativas; Argentina. Universidad Nacional de San Juan. Facultad de Ingeniería. Instituto de Ingeniería Química; ArgentinaFil: Asensio, Daniela Anabel. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Patagonia Norte. Instituto de Investigación y Desarrollo en Ingeniería de Procesos, Biotecnología y Energías Alternativas. Universidad Nacional del Comahue. Instituto de Investigación y Desarrollo en Ingeniería de Procesos, Biotecnología y Energías Alternativas; ArgentinaFil: Fabani, Maria Paula. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Patagonia Norte. Instituto de Investigación y Desarrollo en Ingeniería de Procesos, Biotecnología y Energías Alternativas. Universidad Nacional del Comahue. Instituto de Investigación y Desarrollo en Ingeniería de Procesos, Biotecnología y Energías Alternativas; Argentina. Universidad Nacional de San Juan. Facultad de Ingeniería. Instituto de Ingeniería Química; ArgentinaFil: Rodriguez, Rosa Ana. Universidad Nacional de San Juan. Facultad de Ingeniería. Instituto de Ingeniería Química; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Patagonia Norte. Instituto de Investigación y Desarrollo en Ingeniería de Procesos, Biotecnología y Energías Alternativas. Universidad Nacional del Comahue. Instituto de Investigación y Desarrollo en Ingeniería de Procesos, Biotecnología y Energías Alternativas; ArgentinaFil: Fouga, Gastón Galo. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; Argentina. Comision Nacional de Energia Atomica. Gerencia Complejo Tecnologico Pilcaniyeu. Departamento de Fisicoquimica y Control de Calidad;Fil: Mazza, German Delfor. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Patagonia Norte. Instituto de Investigación y Desarrollo en Ingeniería de Procesos, Biotecnología y Energías Alternativas. Grupo Vinculado Instituto de Ingeniería Química | Universidad Nacional del Comahue. 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