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La econom�a circular de los desechos generados por la gram�nea de arroz frente al efecto ambiental

 

The circular economy of the waste generated by the rice grass versus the environmental effect

 

A economia circular dos res�duos gerados pelo capim-arroz versus o efeito ambiental

 

 

 

 

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Correspondencia: julio.lopez@espoch.edu.ec

��������������������������������������������� Ciencias de Econ�micas y Empresariales

Art�culo de investigaci�n

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*Recibido: 10 de enero de 2021 *Aceptado: 15 de febrero de 2021 * Publicado: 05 de marzo de 2021

 

        I.            Magister en Formulaci�n, Evaluaci�n y Gerencia de Proyectos para el Desarrollo, Docente de las Carreras: Ingenier�a en Minas, Tecnolog�a de la Informaci�n, Zootecnia y Ambiental, Escuela Polit�cnica Superior de Chimborazo, Macas, Morona Santiago, Ecuador.

     II.            Master en Sistemas Integrados de Gesti�n de la Prevenci�n de Riesgos Laborales, la Calidad, el Medio Ambiente y la Responsabilidad Social Corporativa, Docente de las Carreras: Ingenier�a en Ambiental, Escuela Polit�cnica Superior de Chimborazo, Macas, Morona Santiago, Ecuador.

   III.            Magister en Agroindustrias Menci�n en la Calidad y Seguridad Alimentaria, Docente de las Carreras: Ingenier�a en Zootecnia y Ambiental, Escuela Polit�cnica Superior de Chimborazo, Macas, Morona Santiago, Ecuador.

  IV.            Investigador Independiente, Macas, Morona Santiago, Ecuador.

Resumen

A partir de la fundici�n de la cascarrilla de arroz se obtuv� la extracci�n de s�lice de alta pureza, siendo el mismo el componente principal para elaboraci�n de c�lulas solares fotovoltaicas, con el objetivo de proporcionar un valor agregado y minimizar el perjuicio al ambiente causado por la incineraci�n no controlada a cielo abierto de los desechos generados por la agroindustria en la producci�n de la gram�nea del arroz. Se presentan el an�lisis del contenido de silicio (SiO2) en los desechos de la C A generados en tres apiladoras del pa�s Gran Arroz, Comagrico y Carmita ubicados en la provincia de Guayas, Los R�os y Loja respectivamente; evaluaci�n que brindara caracterizar este desecho identificando el contenido porcentual de silicio (SiO2). Para ello, se emple� una metodolog�a experimental mediante un conjunto de condiciones adecuadas con la calcinaci�n de la cascarrilla de arroz a 600�C por una hora y posterior pulverizadas y calentadas a 850 a 900�C por veiticuatro horas, procedimiento evaluado bajo la normativa NTE INEN-ISO 12677 m�todo de perlas fundidas (ISO 12677:2011, IDT). Se realizar�n tres ensayos de distintas apiladoras del pa�s obteniendose un resultado de cenizas sintetizadas de carbono con un contenido superior al 95%, se demostr� que existe diferencia significativa para la probabilidad ( P < 0,55) de rendimiento en la obtenci�n de silice. Finalmente se concluye la factibilidad de integrar la generaci�n de proyectos de emprendimiento que satisfagan la innovaci�n frente a una econom�a circular rentable con alto grado de consciencia ambiental en la reducci�n de los residuos producidos en el sector agricola por la producci�n de la gram�nea de arroz obteniendose beneficios ambientales como la mitigaci�n al cambio clim�tico, efecto invernadero, la contaminaci�n de las fuentes de agua, e integrar el h�bitat de la vida silvestre y la salud humana.

Palabras clave: Economia; derechos; efecto ambiental; arroz; Ecuador; Manab�, Los Rios; el Oro; producci�n.

 

Abstract

From the smelting of the rice husk, the extraction of high purity silica was obtained, being the main component for the elaboration of photovoltaic solar cells, with the aim of providing added value and minimizing the damage to the environment produced by the uncontrolled incineration in the open air of waste generated by agribusiness in the production of rice grass. The analysis of the content of silicon (SiO2) in the waste of the C A generated in three stackers of the country Gran Arroz, Comagrico and Carmita located in the province of Guayas, Los R�os and Loja respectively; An evaluation that will characterize this waste by identifying the percentage content of silicon (SiO2). For this, an experimental methodology was used through a set of suitable conditions with the calcination of the rice husk at 600 � C for one hour and later pulverized and heated at 850 to 900 � C for 24 hours, a procedure evaluated under the NTE regulations. INEN-ISO 12677 method of molten beads (ISO 12677: 2011, IDT). Three tests of different stackers in the country were carried out, obtaining a result of synthesized carbon ash with a content higher than 95%, it was shown that there is a significant difference for the probability (P <0.55) of performance in obtaining silica. Finally, the feasibility of integrating the generation of entrepreneurship projects that satisfy innovation in the face of a profitable circular economy with a high degree of environmental awareness in reducing waste produced in the agricultural sector by the production of rice grass, obtaining benefits is concluded. environmental issues such as mitigating climate change, the greenhouse effect, the contamination of water sources, and integrating wildlife habitat and human health.

Keywords: Economy; Rights; environmental effect; rice; Ecuador; Manab�, Los Rios; gold; production.

 

Resumo

A partir da fundi��o da casca de arroz, obteve-se a extra��o da s�lica de alta pureza, principal componente para a elabora��o de c�lulas solares fotovoltaicas, com o objetivo de agregar valor e minimizar os danos ao meio ambiente causados ​​pela incinera��o descontrolada na regi�o. a c�u aberto com os res�duos gerados pelo agroneg�cio na produ��o do capim-arroz. A an�lise do teor de sil�cio (SiO2) nos res�duos do C A gerado em tr�s stackers do pa�s Gran Arroz, Comagrico e Carmita localizados na prov�ncia de Guayas, Los R�os e Loja respectivamente; Uma avalia��o que caracterizar� esse res�duo por meio da identifica��o do teor percentual de sil�cio (SiO2). Para isso, foi utilizada uma metodologia experimental por meio de um conjunto de condi��es adequadas com a calcina��o da casca de arroz a 600 � C por uma hora e posteriormente pulverizada e aquecida a 850 a 900 � C por 24 horas, procedimento avaliado pela regulamenta��o do NTE . M�todo INEN-ISO 12677 de gr�nulos fundidos (ISO 12677: 2011, IDT). Foram realizados tr�s testes com diferentes stackers no pa�s, obtendo-se um resultado de cinzas de carbono sintetizado com teor superior a 95%, foi demonstrado que existe uma diferen�a significativa para a probabilidade (P <0,55) de desempenho na obten��o de s�lica. Por fim, conclui-se a viabilidade de integrar a gera��o de projetos de empreendedorismo que satisfa�am a inova��o face a uma economia circular rent�vel com elevado grau de consci�ncia ambiental na redu��o dos res�duos produzidos no setor agr�cola pela produ��o de capim de arroz, obtendo benef�cios ambientais. quest�es como mitiga��o de mudan�as clim�ticas, efeito estufa, contamina��o de fontes de �gua e integra��o de habitat de vida selvagem e sa�de humana.

Palavras-chave: Economia; Direitos; efeito ambiental; arroz; Equador; Manab�, Los Rios; o ouro; Produ��o.

 

Introducci�n

Impacto ambiental por el desecho producido por la gram�nea de arroz

En la �ltima d�cada el impacto ambiental que enfrenta el planeta relaciona directamente al ser humano en la generaci�n de desechos, gran parte proviene de la agricultura. El tema del medio ambiente, con la necesidad de la minimizaci�n de las emisiones globales del di�xido de carbono (CO2), es un punto favorable para el uso de la biomasa.

En Ecuador, la producci�n la gram�nea de arroz es una actividad notable debido que es un alimento altamente consumido por la poblaci�n. De acuerdo al Ministerio de Agricultura, Ganader�a, Acuacultura y Pesca (MAGAP) se conoce que su producci�n en el tercer semestre de 2019 fue de 289 655 ha, representada en una producci�n de 1 465 674 t.

La provincia del Guayas concentro alrededor del 74% de la producci�n nacional, seguido por los R�os, Manab� y el Oro. (MAGAP, 2019). Durante su producci�n las operaciones agroindustria desechan un subproducto conocido como Cascarilla de Arroz (CA) equivalente al 20% del peso total y convirti�ndose en un residuo. Por consiguiente, la cantidad de CA al tercer trimestre de 2019 considera un valor de 366.418,5 t.

El Ministerio de Agricultura, Ganader�a, Acuacultura y Pesca (MAGAP), establece que solo 35% de la cascarilla de arroz se utiliza en la industria flor�cola y criaderos de animales; la Figura 1 identifica a partir de un total� de 65% de generaci�n de la C A, un 50% es quemada dentro de las apiladoras, 25% es quemada en terrenos aislados, 15% colocada al borde de las carreteras, 5 % es depositada en fuentes h�dricas y 5% se mezcla con el ambiente por factores del viento, motivo por el cual la presente investigaci�n identific� alternativas de destino final acorde a pol�ticas ambientales y desarrollo de procesos productivos que identifiquen criterios actuales frente a una econom�a circular.

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Figura 1: Destino de la cascarilla de arroz

Fuente: MAGAP, 2010.

 

Por otra parte, la combusti�n y las emisiones producidas por la biomasa est�n relacionadas al carbono y ox�geno, el caso de la CA su an�lisis considera el quemar su biomasa y analizar su reacci�n qu�mica; al observar su comportamiento se considera la formaci�n de di�xido de carbono (CO2) como una combusti�n completa, es decir la biomasa se quema totalmente. Por otro lado, cuando la combusti�n es incompleta, se forma mon�xido de carbono (CO) hidrocarburos (HCs, e.g. metano), N2O y otros materiales; generando impactos ambientales con la generaci�n de gases de efecto invernadero y problemas a nivel de la salud de los seres vivos.

 

El silicio presente en los desechos generados en la producci�n agr�cola del arroz

La cascarilla de arroz tiene caracter�sticas de poseer un tejido vegetal constituido por celulosa y compuestos inorg�nicos como el di�xido de silicio (SiO2) conocido como s�lice. A partir del an�lisis aproximado mediante el tratamiento t�rmico se puede obtener cenizas de la cascarilla de arroz, las mismas est�n compuestas principalmente por di�xido de silicio.

La cascarilla de arroz calcinada contiene un alto contenido de s�lice. Mediante un procedimiento de calcinaci�n produce una alta cantidad de ceniza, entre 13 y 29% del peso inicial, la cual est� compuesta principalmente por s�lice, 87-97%, y peque�as cantidades de sales inorg�nicas. (Cer�n, 2012). A trav�s de la calcinaci�n y fundici�n de la c�scara de arroz, a trav�s de un horno, que llegue a temperatura a entre 900 grados, donde se transforma la c�scara bruta en arena como primera fusi�n, posterior la arena depurada en silicio mediante una segunda fusi�n y el silicio com�n es obtenida para la aplicaci�n de grado solar donde se cortan las c�lulas y se instalan en los paneles fotovoltaicos. Proceso que garantiza un rendimiento productivo en un 20% y de alta calidad. (Caroldi, 2006).

Los residuos de la cascarilla de arroz se pueden aprovechar y extraer el silicio org�nico l�quido actividad que es utilizada mediante un proceso simple por los agricultores del pa�s, seg�n SINAGAP (2013), la producci�n de arroz en las provincias de Guayas, Los R�os y Manab� es del 95 % de la producci�n nacional, siendo los cantones Daule en la provincia del Guayas y Babahoyo en la provincia de Los R�os los de mayor producci�n.

 

La econom�a circular de los desechos generados por la gram�nea de arroz frente al efecto ambiental

De acuerdo, a la demanda mundial de silicio su tendencia al a�o 2006 por la industria de los paneles solares fue alrededor de 25.000 toneladas; en el nuestro pa�s, seg�n Rafael Horna Zapata (2018), la C A se produce silicio org�nico, valioso fertilizante para la agricultura, y puede ser aprovechado el 65% de silicio que contiene la cascarilla y poder devolver a la tierra como silicio liquido o silicio s�lido que constituye la ceniza, apto para todos los cultivos agr�colas. Un producto que puede ser obtenido de la CA, es la s�lice, que actualmente es utilizado en el mercado innovador con la producci�n de paneles solares, l�nea de negocio que establece un estrecho v�nculo en la generaci�n de proyectos de emprendimiento con conciencia ambiental y generador de valor agregado a una econom�a circular conforme el uso racional de este tipo de residuos.

El mercado mundial demuestra una gran demanda en la producci�n de di�xido de silicio (SiO2) de alta pureza, es ah� que se ha identificado alternativas tales como su extracci�n a partir de los desechos de la C A. Seg�n Carlos del Ca�izo (Instituto de Energ�a Solar de la Universidad Polit�cnica de Madrid, 2018), menciona que el silicio de las c�lulas solares fotovoltaicas, se suele extraer de la arena siendo un procedimiento bastante complejo, con ello el quemar la c�scara de arroz es una opci�n viable donde se obtendr� un 18 % de ceniza, que contiene un 92 % de silicio (SiO2). Pureza que es posible por medio de una aplicaci�n de m�todos tecnol�gicos por medio de un tratamiento t�rmico.

 

La C A es un residuo que tiene gran potencial hacia una econom�a circular en remplazo a una lineal que conlleva �tomar, usar y desechar�; actualmente y en busca de una verdadera conciencia ambiental, el recurso de los desechos circula a valores altos, evitando o reduciendo la necesidad de los recursos primarios y por ende la contaminaci�n y emisiones (Fundation Ellen MacArthur , 2015).

La Figura 2 esquematiza la diferencia entre una econom�a lineal frente a la nueva tendencia de una circular. El proceso de obtenci�n de silicio, su precio de producci�n para energ�a solar se ve reducido en un 60%, ya que un kilo de silicio cuesta 60 d�lares en el mercado convencional mientras que, gracias al aprovechamiento de las c�scaras del arroz, ahora el precio est� por debajo de los 20 d�lares. (Caroldi, 2007). La creciente variaci�n de precios y las restricciones en el suministro de recursos primarios, han obligado a generar proyectos en base a pol�ticas ambientales, normativas sobre responsabilidades del productor y nueva cultura del consumidor; para ello el desarrollo la soluci�n a la disposici�n final de desechos obliga a generar ideas innovadoras con el principio fundamental de reducir, reutilizar, reciclar y rehacer.

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Figura 2: El principio de la Econom�a Circular.

Fuente: (Fundation Ellen MacArthur , 2015)

 

Metodologia

Producci�n de s�lice a partir de cascarilla de arroz

La metodolog�a en la presente investigaci�n fue de tipo cuantitativa experimental, donde se estableci� como fase inicial la identificaci�n y obtenci�n de silicio a partir de la C A; posterior a ello se realiz� los ensayos de laboratorio donde su principal variable experimentada es la temperatura de calcinaci�n con distintas muestras registradas en tres piladoras del pa�s.

En la actualidad existen varios estudios que relacionan el proceso de producci�n de cenizas de cascarilla de arroz, sin embargo la investigaci�n desarrollada permiti� observar la importancia del medio ambiente en cuanto a una posible reducci�n de la C A mediante la ejecuci�n de un proceso t�rmico para obtenci�n de silicio, caracterizaci�n porcentual que contrast� la utilizaci�n como materia prima en la aplicaci�n productiva para generar valor agregado con la implementaci�n de un proyecto de emprendimiento que aportara de forma significativa a la econom�a circular del pa�s.

El flujograma mencionado la Figura 3, muestra las tres fases al desarrollo de la metodolog�a investigativa donde inicialmente se identific� el problema de investigaci�n, posterior se establecieron par�metros de experimentaci�n en conjunto a pruebas de laboratorio y finalmente se analizaron los resultados obteni�ndose una caracterizaci�n del compuesto obtenido.

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Figura 3: Flujograma de muestras en tres fases al desarrollo de la metodolog�a investigativa

 

Obtenci�n del silice a partir de las cenizas de la C A

La Ceniza de Cascarilla de Arroz es el residuo s�lido obtenido luego del proceso de combusti�n de la CA. Entre sus propiedades y composici�n qu�mica dependen de las caracter�sticas del lugar de procedencia, tratamiento qu�mico y condiciones de incineraci�n; las variaciones se deben al contenido y comportamiento del �xido de silicio, con una morfolog�a no amorfa a temperaturas entre 800 a 850�C siendo parcialmente cristalina de color blanca por presencia de la s�lice en su composici�n. (Prasara-A & Gheewala, 2016).

La cascarilla de arroz t�rmicamente tratada contiene un alto contenido de s�lice. Al ser sometida a un procedimiento de calcinaci�n produce concentraciones elevadas de ceniza, entre 14 y 30% del peso inicial, misma que est� compuesta principalmente por s�lice, 88-98%. Debido al fino tama�o de part�cula y su reactividad de la s�lice, la ceniza calcinada de la C A se lo utiliza en la industria del cemento y como fuente para la preparaci�n de compuestos de silicio; as� como en la producci�n de s�lice activada y silicio grado solar. (Cer�n, 2012).

Prasad & Pandey, (2012) menciona que la CCA obtenidas mediante un proceso de combusti�n al someterse a una calcinaci�n sus componentes qu�micos son evaluados de acuerdo al peso porcentual, valores que son expuestos en la Tabla 1 se menciona un alto contenido de materia org�nica con presencia de humedad (73.87%). Los compuestos restantes son de origen inorg�nico, resaltando el �xido de silicio o s�lice al ser el compuesto mayoritario (entre 20% a 22%), sobre los �xidos met�licos de aluminio, hierro, calcio, magnesio, entre otros considerados como impurezas.

 

Tabla 1: An�lisis qu�micos obtenidos de la calcinaci�n de la cascarilla de arroz

Fuente: Prasad & Pandey, 2012.

 

 

 

Caracterizaci�n de la C A de la piladoras del cant�n Guayas, Macar� y Babahoyo

La obtenci�n de silicio a partir de la C A converge a una tecnolog�a acorde a un proceso de combusti�n con el control al aire (O2), alcanzando una generaci�n de (CO2) menor al convencional, para que esto suceda es necesario el secado de la CA (entre 100� C y 150 �C) obteni�ndose la vaporizaci�n del agua, posterior se inicia la etapa de calentamiento a una temperatura entre (150� y 230� C), el calor es liberado e inicia un proceso de oxigenaci�n y fundici�n alrededor de los 300� C y 400� C experiment�ndose la combusti�n espontanea. (Toscano, 2009).

Para obtener la caracterizaron a la CA es necesario obtener un procedimiento normado para la presente investigaci�n se gener� un muestreo en tres piladoras del pa�s y posterior mediante t�cnicas de Espectroscop�a Infrarroja por Transformada de Fourier [FTIR, por sus siglas en ingl�s], Microscop�a Electr�nica de Barrido [SEM, por sus siglas en ingl�s] se obtuvieron resultados

Inicialmente se arranc� con el an�lisis de la poblaci�n de estudio obteni�ndose tres muestras tomadas a los residuos de la CA generados por las piladoras Carmita en el cant�n Macar� en la provincia de Loja, Comagrico en el cant�n Babahoyo en provincia de Los R�os y Gran Arroz cant�n Yahuachi en la provincia del Guayas; muestras que fueron caracterizadas para lo cual la Tabla 2 complementa la informaci�n de la capacidad productiva en las tres piladoras de arroz, mismas que generan gran cantidad de C A siendo estas parte central al an�lisis y desarrollo de la investigaci�n.

 

Tabla 2: Poblaci�n de estudio en generaci�n de C A en piladoras de arroz.

PROVINCIA	PILADORA ARROCERA	CANT�N	PRODUCCI�N DE CASCARILLA DE ARROZ (t/mes)
Guayas	�Gran Arroz	Yahuachi	4.400,00
Los R�os	Comagrico	Babahoyo	2.000,00
Loja	Carmita	Macar�	960
Total			7.360,00

Fuente: Autores, 2021

 

Muestra

Para determinar el tama�o de la muestra (n), se utiliz� la siguiente f�rmula:

D�nde:

(Z): es el nivel de confianza = 1,96

(e): es el grado de error = 0,05 (5%)

(N): es el universo de biomasa de la cascarilla de arroz = 7.360 t/mes

(P): es la probabilidad de ocurrencia = 0,5

(Q): es la probabilidad de no ocurrencia = 0,5�

El universo est� constituido por la producci�n total de C A de las tres piladoras definidas anteriormente en la Tabla 2; con un nivel de confianza del 95%, que equivale al valor de 1,96 con un margen de error del 5%, con una probabilidad de �xito del 50%, al igual, un 50% de probabilidad de fracaso. Obteni�ndose una muestra (n) de C A de 0,000130489 toneladas equivalente 1 kilogramo.

 

Caracterizaci�n del silicio

La C A es rica en di�xido de silicio (SiO2); estructuralmente es una red tridimensional que se genera cuando todos los �tomos de ox�geno de cada tetraedro son compartidos con tetraedros adyacentes como se muestra en la Figura 24.

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Figura 4: Estructura del di�xido silicio.

Fuente: (Sisla, 2011).

 

La C A es sometida a caracterizaci�n fisicoqu�mica, las 3 muestras fueron trasladadas a la ciudad de Azogues al laboratorio de control de calidad de la empresa UCEM S.A, mediante el m�todo de perlas fundidas, las muestras de cascarilla y de ceniza, fueron analizadas con la finalidad de obtener su composici�n qu�mica, determin�ndose los componentes b�sicos de la cascarilla de arroz (TA) descrito a continuaci�n:

�         Documento normativo: NTE INEN-ISO 12677 T�TULO: an�lisis qu�mico de productos refractarios por fluorescencia de rayos X (XRF). M�todo de la perla fundida (ISO 12677:2011, IDT).

�         Revisi�n del estado de la cascarilla, verificando que no haya impurezas y no se haya condensado ya que las muestras fueron almacenadas en fundas pl�sticas.

�         Se aplica el protocolo para perlas fundidas NTE INEN-ISO 12677. Citado de (INEN, 2014).

�         Molienda de la muestra

�         Se pulveriza 10 gramos de cascarilla de arroz con un mortero

�         P�rdida por calcinaci�n (y/o secado)

�         Se procede con la medici�n de pesos con la Balanza marca OHAUS visualizada en la Figura 5, se aplica 10 gramos de fundente y 10 gramos de CA.

�         Elecci�n del fundente y proporci�n fundente/muestra

�         El fundente es un elemento que acompa�a a la muestra, de la marca de Katanax, generalmente es un fundente de borato de litio, es s�lido a temperatura ambiente y debe licuarse para disolver cualquier cosa. �sta es la �nica raz�n por la que el proceso requiere calor. Por lo tanto, la temperatura de fusi�n real depende casi exclusivamente de la mezcla de fundente, citado de la p�gina de la m�quina: (Katanax company, 2020).

�         Compensaciones para la humedad del fundente

�         Se valida visualmente que no haya presencia de humedad, y se ingresa al horno de precalentamiento, los hornos de precalentamiento son ideales para la combusti�n de muflas y de masas de inclusi�n r�pidas.

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Figura 5: Balanza electr�nica OHAUS.

Fuente: (UCEM S.A., 2020).

 

�             Se coloca a 950 �C por el lapso de 30 minutos, en este proceso se verifica que la fundici�n no contenga grumos, burbujas.

�             Se vierte la colada en los moldes que contendr�n las perlas fundidas, no debe existir burbujas para la lectura por fluorecencia.

�             B�sicamente el equipo se encarga de fundir el material, en este caso la cascarilla y las cenizas de la cascarilla, para obtener perlas fundidas o muestras fundidas sin flamas.

�             Fusi�n de las muestras y colado de las perlas.

�             Preparaci�n autom�tica de las perlas.

�             Almacenamiento.

�             Terminada la fusi�n se deja reposar para que tenga temperatura ambiente y se proceda a codificar o marcar y se almacena en una vitrina de vidrio libre de humedad.

�             Puede existir riegos de seguridad industrial por lo que se recomienda el uso de EPP�s m�s de 0,25 g de agente no humectante LiBr por crisol.

�             Nunca vierta directamente fundidos de fusi�n en calientes preparados con fundentes a base de sodio. (Deje que la masa fundida se enfr�e en el crisol y luego disuelva manualmente el s�lido en el �cido diluido).

�             Nunca supere una proporci�n de 1: 5 (muestra: fundente de litio)

�             Utilice siempre el equipo de protecci�n adecuado: careta (o gafas de seguridad), bata de laboratorio y guantes, y en cuanto a la calidad de la pastilla fundida debe estar libre de burbujas y sedimentos.

Los materiales ingresan al analizador de rayos XRF, equipo representado en la Figura 6, m�quina de fusi�n Katanax K2 Prime tiene 6 posiciones, permitiendo la preparaci�n de hasta 24/30 muestras por hora, tambi�n puede hacerse oxidaci�n de s�lidos en K2 Prime. Citado de la p�gina de la m�quina: (Katanax company, 2020), equipo que analiza la mineralog�a presente en las distintas muestras, identificando porcentaje de �xidos y minerales, para obtener resultados en cuanto a valores de saturaci�n y m�dulos de s�lice y al�mina.

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Figura 6: Analizado de rayos XRF.

Fuente: (UCEM S.A., 2020).

 

1.      Se procede a dejar las muestras bajo una temperatura de 950�C para obtener el ensayo de perlas fundidas identificadas en la Figura 7, evitando que exista burbujas y grumos.

2.      Estas muestras permanecen por el lapso de 40 minutos, es el tiempo que tarda en concluir el m�todo de perlas fundidas.

3.      Una vez terminado el proceso se debe marcar, para enviar a la m�quina de fluorescencia S8 TigerBruker para analizar los componentes que existen en las perlas fundidas.

4.      El tiempo de duraci�n es de 4 a 5 minutos para analizar los materiales existentes en las perlas.

5.      Los equipos deben ser calibrados despu�s de un turno de producci�n de 8 horas.

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Figura 7: Ensayo de perlas fundidas.

Fuente: (UCEM S.A., 2020).

 

Resultados

El an�lisis qu�mico de la cascarilla de arroz, determino que posee carbono, hidr�geno, nitr�geno, oxigeno, azufre, ceniza comprob�ndose que tiene los componentes elementales de una sustancia combustible. La Tabla 3, emite los resultados de la composici�n de minerales de las cenizas de la CA seleccionados del an�lisis de la composici�n qu�mica de las muestras de cascarilla pertenecientes a los cantones de Babahoyo, Macar� y Yaguachi con los porcentajes de contenido y sus elementos qu�micos, con niveles superiores al 90% de silicio.

 

Tabla 3: Composici�n mineral de las cenizas de las cascarillas seleccionadas para la investigaci�n.

 

A continuaci�n, se detalla los valores obtenidos de la composici�n de las cenizas tomadas en la piladora Gran arroz en la provincia del Guayas, misma que despu�s de haber sido utilizada como combustible para el secado de arroz, su residuo es ceniza, este elemento contiene el 94,18 % de silicio.

 

 

Demostraci�n experimental

En base al an�lisis de caracterizaci�n y bajo una sustituci�n porcentual, la frontera del estudio se limita al an�lisis f�sico qu�mico de la cantidad presente del mineral del silicio, para lo cual la Tabla 4 muestra el procesamiento realizado en base a una codificaci�n generada en las distintas muestras recolectadas los resultados entregados por el laboratorio contratado para la presente investigaci�n, mismos que son tabulados mediante el uso de ANOVA entre el grupo de tratamiento y control de� cascarilla de arroz (CA)- s�lice (SI) de la zona de tratamiento Macara, Babahoyo y Guayas respectivamente.

 

Tabla 4: Porcentaje de mezcla en peso de la cascarilla de arroz

 

Para su demostraci�n se detalla mediante procedimiento anal�tico y aplicaci�n de paquetes inform�ticos estad�sticos Excel en la Tabla 5 resultados que son presentados a continuaci�n:

 

Tabla 5: Procedimiento anal�tico mediante An�lisis de Varianza.

 

La Hip�tesis nula se ACEPTA ya que el valor de F o resultante es menor al valor critico como resultado no rechazamos la hip�tesis nula

Valor de F o resultante

De acuerdo a propiedades f�sico-qu�micas obtenidas de los tratamientos como se dijo anteriormente no hay diferencias significativas en las variables del porcentaje de S�lice en cada una del an�lisis porcentual de la zona de tratamiento Macara, Babahoyo y Guayas. La Figura 4, analiza la muestra comparativa de la prueba de varianza entre la C A y silice

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Figura 4: Muestra comparativa entre C A y s�lice

 

Conclusiones

El material mineral evaluado posee una morfolog�a microestructural acorde a una composici�n de carbono presente m�s del 96% at�mico, en conjunto con trazas de ox�geno y silicio evidente en el espectro Analizado de rayos XRF; adem�s, posee una gran estabilidad t�rmica. Debido a estos resultados, se considera factible el uso de la cascarilla de arroz ecuatoriana para la obtenci�n de s�lice de lata pureza. La factibilidad de obtenci�n de este material sintetizado depende tanto de la metodolog�a y par�metros de operaci�n empleados como de la calidad de los materiales de laboratorio apropiados para su logro. En la etapa experimentaci�n el desarrollo de la investigaci�n la reproducibilidad de los ensayos fue exitosos, por lo que los datos obtenidos son estad�sticamente representativos. Con estos datos obtenidos podemos obtener una la capacidad de producci�n de s�lice de alta calidad, en relaci�n a una demanda insatisfecha. T�cnicamente se puede concluir que el proceso no presenta gran complejidad, ya que el pa�s cuenta con la tecnolog�a necesaria para la producci�n de s�lice puro. Dadas las conclusiones expuestas anteriormente, se determina que el estudio investigativo conlleva la factibilidad, de integrar la generaci�n de proyectos de emprendimiento que satisfagan la innovaci�n frente a una econom�a circular rentable con alto grado de consciencia ambiental en la reducci�n de los residuos producidos en el sector agricola por la producci�n de la gram�nea de arroz obteniendose beneficios ambientales como la mitigaci�n al cambio clim�tico, efecto invernadero, la contaminaci�n de las fuentes de agua, e integrar el h�bitat de la vida silvestre y la salud humana.

 

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