Portoviejo - Manabí - Ecuador
BASES DE LA CIENCIA
Revista Científica
Facultad de Ciencias Básicas
Revista de la Facultad de Ciencias Básicas
Bases de la Ciencia
Ciencias Químicas
LA PIRÓLISIS DE RESIDUOS AGRÍCOLAS COMO PROCESO CLAVE PARA LA
GENERACIÓN DE COMPUESTOS DE VALOR AGREGADOS: REVISIÓN DE LITERATURA
PYROLYSIS OF AGRICULTURAL RESIDUES AS A KEY PROCESS FOR THE
GENERATION OF ADDED-VALUE COMPOUNDS: LITERATURE REVIEW
A PIRÓLISE DE RESÍDUOS AGRÍCOLAS COMO PROCESSO CHAVE PARA A
GERAÇÃO DE COMPOSTOS DE VALOR AGREGADO: REVISÃO DE LITERATURA
Autores:
# Joamely Dayana Vinces Martínez
∗
jvinces5667@utm.edu.ec
# Maria Eliceth Rodriguez Alcivar
bfaublaconsorcioalcantarilladojonaiv@hotmail.com
# Michael Anibal Macias Pro
bfaublaconsorcioalcantarilladojonaiv@hotmail.com
Universidad Técnica de Manabí, Portoviejo, Ecuador
* Autor para correspondencia.
Editor Académico
Solenny M. Parra R.
Citación sugerida: Vinces Martineza, J. D., Rodriguez
Alcivar, M. E., Macias Pro, M. A. (2026). La pirólisis de
residuos agrícolas como proceso clave para la generación
de compuestos de valor agregados: revisión de literatura.
Revista Bases de la Ciencia, 11(1), 1-17. DOI: 10.33936/revbas-
delaciencia.v11i1.7631
Recibido: 17/6/2025
Aceptado: 17/12/2025
Publicado: 01/01/2026
Resumen
A nivel global, se producen grandes cantidades de residuos agrícolas, que en su mayoría
son eliminados mediante prácticas que generan impactos ambientales negativos como la
incineración, desaprovechando su potencial de valorización. Esta investigación presenta una
revisión narrativa enfocada en el aprovechamiento de los residuos mediante la pirólisis, un
proceso de conversión termoquímico en ausencia de oxígeno, con el objetivo de transformarlos
en productos con valor agregado. Se realizó una evaluación crítica de la información
disponible, considerando la solidez de los resultados y la calidad de fuentes. En total se
seleccionaron 86 artículos científicos y se identificó la falta de estudios comparativos sobre
las propiedades de los productos obtenidos, los pretratamientos aplicados e información
limitada sobre el escalamiento del proceso. Mediante la información obtenida, este estudio
respalda el potencial pirolítico de los residuos agrícolas como una estrategia sostenible y que
fomenta la economía circular, así como se destaca el requerimiento de investigaciones que
exploren su aplicación a escala industrial.
Palabras clave: Residuos agrícolas, Pirólisis, Valor agregado, Variables experimentales,
Producción de biocarbón, bioaceite y biogás.
Abstract
Globally, large quantities of agricultural residues are produced, most of which are disposed
of through practices that generate negative environmental impacts, such as incineration, thus
wasting their valorization potential. This research presents a narrative review focused on
the utilization of residues through pyrolysis, a thermochemical conversion process in the
absence of oxygen, with the aim of transforming it into value-added products. A critical
evaluation of the available information was conducted, considering the robustness of the
results and the quality of the sources. A total of 86 scientific articles were selected, and a
lack of comparative studies on the properties of the products obtained, the pretreatments
applied, and limited information on process scaling were identified. Using the information
obtained, this study supports the pyrolytic potential of agricultural residues as a sustainable
strategy that promotes the circular economy, and highlights the need for research exploring
its application on an industrial scale.
Keywords: Agricultural residues, Pyrolysis, Added value, Experimental variables, Biomass
valorization.
Resumo
Globalmente, grandes quantidades de resíduos agrícolas são produzidos, a maioria dos
quais é descartada por meio de práticas que geram impactos ambientais negativos, como
a incineração, desperdiçando assim seu potencial de valorização. Esta pesquisa apresenta
uma revisão narrativa focada na utilização de resíduos por meio da pirólise, um processo
de conversão termoquímica na ausência de oxigênio, com o objetivo de transformá-los
em produtos de valor agregado. Uma avaliação crítica das informações disponíveis foi
conduzida, considerando a robustez dos resultados e a qualidade das fontes. Um total de
86 artigos científicos foram selecionados, e uma escassez de estudos comparativos sobre as
propriedades dos produtos obtidos, os pré-tratamentos aplicados e informações limitadas
sobre o escalonamento do processo foram identificadas. Usando as informações obtidas, este
estudo apoia o potencial pirolítico dos resíduos agrícolas como uma estratégia sustentável que
promove a economia circular e destaca a necessidade de pesquisas explorando sua aplicação
em escala industrial.
Palavras chave: Resíduos agrícolas, Pirólise, Valor agregado, variáveis experimental,
Valorização da biomassa.
# revista.bdlaciencia@utm.edu.ec 1
ISNN 2588-0764 Vol. 11. Núm. 1 (1-17): Enero-Abril, 2026 DOI: 10.33936/revbasdelaciencia.v11i1.7631
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1. Introducción
La producción agrícola mundial ha mostrado un crecimiento sostenido en respuesta a la creciente demanda de
alimentos. El aumento demográfico y la expansión de la agricultura han generado una multiplicación notable en la
generación de residuos agrícolas. Según el informe “Energy Smart Food for People and Climate” de la FAO (2011),
se estima que los residuos agrícolas globales oscilan entre 4.600 y 5.000 millones de toneladas al año, siendo la
disposición final de estos residuos su principal desafío (Giller et al., 2021).
Una gestión inadecuada en la descomposición de la biomasa favorece la emisión de gases que están directamente
vinculados al cambio climático, agravando aún más las implicaciones ambientales y resaltando la necesidad urgente
de abordar estos problemas (El-Ramady et al., 2022). Debido a esto, es imperativo explorar tecnologías ecológicas y
sostenibles que permitan el tratamiento correcto de los residuos.
Una gestión inadecuada en la descomposición de la biomasa favorece a la emisión de gases que están directamente
vinculados al cambio climático, agravando aún más las implicaciones ambientales y resaltando la necesidad urgente
de abordar estos problemas (El-Ramady et al., 2022). Debido a esto, es imperativo explorar tecnologías ecológicas y
sostenibles que permitan el tratamiento correcto de los residuos.
La pirólisis emerge como una alternativa prometedora, basada en transformaciones térmicas sin oxígeno, convirtiendo
la biomasa residual en productos gaseosos, líquidos y/o biocombustibles sólidos (Domazetovska et al., 2023). Su
principal ventaja es la capacidad de generar productos de valor agregado, lo que permite generar ingresos adicionales
a partir de los residuos transformados. Este proceso también contribuye a reducir la dependencia de los combustibles
fósiles y maximizar el valor de los materiales residuales (Colodel et al., 2023; Domazetovska et al., 2023; Hossain
et al., 2024).
La eficiencia del proceso pirolítico depende de varios factores, como la temperatura, el tiempo de residencia, el
tipo de reactor, los pretratamientos utilizados y la composición de la materia prima. La elección de estas variables
influyen directamente en el rendimiento y calidad de los productos (Hu & Gholizadeh, 2019; Li, 2024; Slezak et al.,
2023; Yan & Salman, 2023). A pesar de que se ha evidenciado la existencia de instalaciones operativas a escala piloto
e industrial, aún persisten desafíos relacionados con los elevados costos de implementación, la variabilidad de la
materia prima y la falta de estandarización de condiciones operativas (Amenaghawon et al., 2021; Glushkov et al.,
2021; Hu & Gholizadeh, 2020; Raza et al., 2021).
Este estudio tiene como objetivo analizar las variables clave que influyen en el proceso de pirólisis de residuos
agrícolas, recopilando información para mejorar procesos experimentales, como pretratamientos específicos, detalles
acerca de los reactores y condiciones que pueden influir en el proceso termoquímico. Finalmente, se busca dar a
conocer distintos enfoques experimentales, con la finalidad de buscar la mejora y aplicación de la pirólisis a gran
escala en entornos industriales, y se explora su futuro como alternativa sostenible para la gestión de residuos agrícolas
y como fuente de productos de valor agregado.
2. Metodología
Esta investigación se basa en una revisión narrativa de literatura enfocada en el estudio del potencial que tienen los
desechos agrícolas para producir compuestos con valor agregado a través de procesos termoquímicos. Se llevó a cabo
la búsqueda bibliográfica en las bases de datos Scopus y Web of Science (WoS), tomando en cuenta las publicaciones
en inglés desde 2019 hasta 2024. Se emplearon operadores booleanos, utilizando combinaciones como: “pyrolysis AND
agricultural residues”, “biomass valorization OR added-value products” y “biochar OR bio-oil OR syngas AND agricultural
waste”. La recuperación de literatura especializada y relevante fue posible gracias a estos operadores.
Se eligieron como criterios de inclusión artículos indexados con acceso a texto completo, ya sea de pago o de
acceso abierto, que hayan sido publicados en revistas de alto impacto y que tengan una conexión directa con la
valorización de residuos agrícolas mediante la pirólisis. Las investigaciones en revistas regionales, bases de datos no
indexadas, idiomas que no sean el inglés o con información incompleta fueron descartadas. A partir de estos criterios
se seleccionaron 86 artículos , que constituyen la base del presente análisis. Se procuró garantizar transparencia y
trazabilidad metodológica en la selección de literatura.
La síntesis de la información se realizó de manera analítica y comparativa, agrupando los estudios según (i) tipo de
residuo agrícola y pretratamientos empleados, (ii) condiciones de operación (temperatura, velocidad de calentamiento,
tiempo de residencia, catalizadores), y (iii) productos obtenidos (biocarbón, bioaceite, biogás). Esta clasificación
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La pirólisis de residuos agrícolas como proceso clave para la generación de compuestos de valor agregados: revisión
de literatura
permitió identificar tendencias comunes, diferencias entre enfoques experimentales y hallazgos relevantes para la
valorización de la biomasa.
Asimismo, se efectuó una evaluación crítica de la evidencia, considerando el impacto de las revistas, el rigor
metodológico de los estudios y la solidez de los resultados reportados, lo cual permitió integrar la información de
manera coherente y consistente. Esto permitió ponderar la calidad y consistencia de la literatura analizada, identificar
sesgos derivados de metodologías heterogéneas y resaltar aquellos trabajos con mayor solidez científica.
3. Resultados y discusión
Fundamentos de la Pirólisis
La pirólisis, como proceso de transformación de materia orgánica, se caracteriza por desarrollarse en una
atmósfera inerte y el uso temperaturas elevadas, las cuales desencadenan la liberación de energía esencial para la
descomposición de la estructura química de la biomasa (Almagro-Herrera et al., 2024; Igli´nski et al., 2023).
El proceso de pirólisis se puede clasificar en tres categorías, denominadas pirólisis lenta, rápida y flash o instantánea,
según los parámetros operativos, principalmente la temperatura de degradación aplicada a la materia prima (Aboelela
et al., 2023; Domazetovska et al., 2023). La pirólisis lenta conduce a la formación de un sólido poroso conocido como
biocarbón (Amalina et al., 2022). En contraste, la pirólisis rápida y flash producen líquidos derivados del proceso y
gases de pirólisis (como hidrógeno y metano, respectivamente) (Afraz et al., 2024; Karkach et al., 2023).
Durante la pirólisis surgen rutas complejas que no pueden ser claramente definidas por un conjunto de reacciones
químicas. Sin embargo, es posible representarlo mediante dos fases (Figura 1) (Osman et al., 2023). En la fase primaria,
la descomposición térmica resulta en la creación de anillos de benceno que se combinan para formar biocarbón. Por
otra parte, ocurre la liberación de moléculas de agua y sustancias volátiles como resultado de la despolimerización, y
la generación de productos gaseosos a partir de la fragmentación (Al-Rumaihi et al., 2022; Osman et al., 2023). En
la fase secundaria, los compuestos inestables sufren reacciones de cracking o recombinación y durante el cracking
los compuestos inestables se descomponen en moléculas de menor peso molecular. En contraste, la recombinación
transforma los compuestos de bajo peso molecular en compuestos inertes o volátiles de mayor peso y en algunas
circunstancias carbón secundario (Al-Rumaihi et al., 2022; Amenaghawon et al., 2021; Osman et al., 2023).
Figura 1. Esquema del proceso pirolítico en biomasa. Fuente: Autoría propia.
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Materias Primas y Residuos Agrícolas
Las materias primas lignocelulósicas provenientes de residuos agrícolas destacan por ser una fuente de fácil acceso,
económica y renovable (Cintura et al., 2024; Gaminian et al., 2024; Magalhães et al., 2024; Ojha et al., 2021). Las
actividades agrícolas se caracterizan por ocupar extensas superficies a nivel global; países como Brasil, China, India y
Estados Unidos se destacan por su alta actividad agrícola de cultivos como el trigo, maíz, arroz, entre otros, lo que
los convierte en grandes generadores de residuos, incrementando potencialmente la disponibilidad de materia prima
para la pirólisis y otras actividades industriales sostenibles (Antar et al., 2021; Deng et al., 2023; Giller et al., 2021; Rex
et al., 2023).
Biomasa lignocelulósica
La biomasa lignocelulósica se compone principalmente de tres polímeros: celulosa (40-60 %), hemicelulosa (20-40 %)
y lignina (10-25 %) (Deng et al., 2023), además de cierto contenido de ceniza y extractivo que corresponde a minerales
y compuestos secundarios. Sin embargo, las proporciones de estos componentes no son fijas (Tabla 1), sino que
dependen del tipo de residuo que será procesado, así como también de la parte del cultivo que se va a utilizar, ya
que los tallos y hojas contienen más celulosa y hemicelulosa, mientras que las cáscaras y fibras suelen contener más
lignina.
Los componentes lignocelulósicos destacan por sus diferentes estructuras; entre ellos, la celulosa se caracteriza por ser
un macro polímero compuesto de cadenas largas de D-glucosa con enlaces glicosídicos (
β
-1-4) y posee una estructura
cristalizada (C. Zhang et al., 2021). Por otro lado, la hemicelulosa es un polisacárido complejo que crea conexión
entre la celulosa y la lignina, es naturalmente no cristalina y se disuelve fácilmente (Osman et al., 2023). La lignina es
el polímero tridimensional más grande que aporta rigidez a la planta, es considerado el más complejo y difícil de
degradar, componente más grande, es un polímero tridimensional que brinda rigidez, siendo este el más difícil de
fracturar (Balk et al., 2023; Essel & Raynie, 2025; Mujtaba et al., 2023).
Cabe destacar que las fracciones lignocelulósicas de los residuos agrícolas se relacionan directamente con los
productos resultantes. Algunos autores como Osman et al., (2024) concluyeron que la celulosa favorece a la producción
de bioaceite, la hemicelulosa da una mayor generación de gas pirolítico y finalmente, la lignina, al ser la más difícil
de quebrar, producirá mayormente biocarbón.
Tabla 1. Diferentes composiciones lignocelulósicas.
Biomasa % Celulosa % Hemicelulosa % Lignina % Ash Referencia
Tallo seco de arroz (Paja) 32 22 19.2 17 (Goodman, 2020)
Cáscara de arroz 40 20 18 10 (Yan et al., 2021)
Rastrojo de maíz 45 28 19.6 9 (Liu et al., 2023)
Bagazo de caña de azúcar 38 39 20 4 (Glushkov et al., 2021)
Pretratamientos de la biomasa lignocelulósica
El pretratamiento de biomasa lignocelulósica se puede definir como el uso de un agente externo, ya sea químico,
físico, térmico o biológico, para modificar o poner en riesgo la resistencia de los elementos de hemicelulosa y lignina
(Figura 2). De esta forma aumenta la disponibilidad de los componentes lignocelulósicos para su procesamiento en
productos valiosos (Essel & Raynie, 2025; S. Zhang et al., 2019).
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La pirólisis de residuos agrícolas como proceso clave para la generación de compuestos de valor agregados: revisión
de literatura
Figura 2. Efecto del pretratamiento en la estructura lignocelulósica. Fuente: Autoría propia.
Pretratamiento térmico
La mayoría de residuos agrícolas poseen un alto contenido de humedad, lo que conlleva un mayor consumo de
energía, costes y duración del proceso pirolítico, por lo que se requiere de temperaturas controladas para evaporar el
mayor contenido de agua posible. Uno de los tratamientos térmicos que destacan es el secado, que se lleva a cabo
a temperaturas de hasta 150 °C (Amenaghawon et al., 2021; Hu & Gholizadeh, 2019). Entre los métodos térmicos
utilizados, destaca también la torrefacción. Huang et al. (2020) la utilizaron en materia prima rica en lignina, logrando
eliminar el 22,27 % de oxígeno a 300 °C, marcando una disminución notable de oxigenados innecesarios en el bioaceite
obtenido.
Slezak et al. (2023) indicó que el pretratamiento térmico de la biomasa aporta múltiples beneficios adicionales,
como facilitar la molienda y otros tratamientos mecánicos posteriores, debido a que las partículas secas son más
quebradizas. Además, disminuye el riesgo de obstrucción de los equipos, tales como molinos debido a que la biomasa
húmeda puede adherirse a estos, y mejora su alimentación al reactor.
Pretratamientos físicos
En este pretratamiento se requiere aplicar fuerzas mecánicas y técnicas físicas para lograr una reducción de tamaño
de partícula (Deng et al., 2023), y que la transferencia de calor sea más eficiente y uniforme (Al-Rumaihi et al., 2022;
Mili´cevi´c et al., 2023; Zadeh et al., 2020), para fragmentar la biomasa en componentes más manejables y compactos,
aumentando el área de contacto, facilitando su almacenamiento y transporte (Deng et al., 2023; Zadeh et al., 2020).
Para Kumar et al., (2020) algunos procedimientos mecánicos constituyen un paso inicial para conseguir un tamaño
de partícula apropiado previo al pretratamiento químico o biológico. Sin embargo, los autores indicaron que algunos
pretratamientos mecánicos extensos como la molienda pueden actuar como un tratamiento previo independiente,
rompiendo la cristalización de la celulosa y mejorando así la digestibilidad de la biomasa.
Pretratamientos químicos
Este tipo de procedimiento previo desempeña un rol importante en la mejora de las propiedades del producto
resultante, al eliminar materiales inorgánicos no deseados (Cen et al., 2021). Este proceso implica la utilización
de pretratamientos especializados, tales como hidrólisis ácida y básica, cada uno con funciones específicas que
contribuyen a modificar la composición de la biomasa agrícola.
Los pretratamientos ácidos se destacan por liberar azúcares fermentables e hidrolizar la hemicelulosa, brindando
una mejora a la materia prima. La acción selectiva de los ácidos degrada componentes específicos, mejorando tanto
la eficiencia del proceso como la calidad del producto final (Hoang et al., 2021). Chen et al. (2021) investigaron
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sobre el uso del lavado ácido (con ácido clorhídrico) en el tallo seco de maíz, obteniendo como resultado que este
tratamiento eliminó la mayoría de metales presentes en la biomasa estudiada, redujo la energía de activación y
mejoró el contenido de la celulosa y hemicelulosa.
Paralelamente, los pretratamientos alcalinos utilizan soluciones como hidróxido de sodio, calcio o potasio para
mejorar la estructura de la biomasa, desencadenando la eliminación considerable de lignina y hemicelulosa (Zadeh
et al., 2020). En cuanto a su viabilidad económica, dependerá del tipo de reactivo a utilizar, en comparación al método
ácido en el cual todos los reactivos presentan costos elevados y se requiere de equipos especializados (Donkor et al.,
2022).
Pretratamientos biológicos
El pretratamiento biológico es ventajoso frente a otros métodos, debido a los bajos costos de procesamiento, poco
requerimiento de energía y al no emplear productos químicos evita la liberación de compuestos tóxicos, por ello se lo
denomina proceso verde. Estos pretratamientos biológicos utilizan hongos y bacterias que pueden generar enzimas
hidrolíticas y oxidativas capaces de descomponer la estructura lignocelulósica (Rus˘anescu et al., 2024).
La celulosa y la hemicelulosa se descomponen a través de procesos anaerobios, mientras que los hongos y bacterias
degradan eficientemente la lignina (Ummalyma et al., 2019). Sin embargo, para cada componente lignocelulósico se
debe seleccionar el medio biológico adecuado. Según la investigación de Amenaghawon et al., (2021) los hongos
de podredumbre blanca son los encargados de descomponer principalmente la lignina de manera natural y en
menor medida la celulosa y hemicelulosa. En cambio, los hongos de podredumbre oscura descomponen la celulosa
y la hemicelulosa, dejando la lignina intacta. Ma et al., (2021) utilizaron hongos de podredumbre blanca en restos
de madera de álamo, obteniendo una disminución de la celulosa, hemicelulosa y lignina en un 16 %, 48 % y 70 %,
respectivamente, después de 7 días de fermentación.
Productos y aplicaciones de la pirólisis
Los productos obtenidos mediante pirólisis no solo destacan por su gran utilidad y versatilidad en la industria, sino
también por tener un impacto ambiental equilibrado o favorable, en comparación con los combustibles fósiles. Esto
los convierte en una opción relevante en cuanto a sus aplicaciones en la industria, ya que minimizan los efectos
negativos en el medio ambiente, presentando un equilibrio entre su utilidad industrial y su impacto ambiental
(Figura 3).
Figura 3. Aplicaciones de los diferentes productos obtenidos de la pirólisis. Fuente: Autoría propia.
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La pirólisis de residuos agrícolas como proceso clave para la generación de compuestos de valor agregados: revisión
de literatura
Inicialmente, la biomasa lignocelulósica puede transformarse en diversos productos químicos conocidos como
plataforma, son moléculas intermedias que sirven como base para la síntesis de una amplia gama de productos
(Zieli´nska & Bułkowska, 2024). A partir de los plataforma se obtienen otros compuestos más complejos como el
furfural, ácido láctico, el ácido succínico, el ácido maleico, el ácido levulínico, el ácido fumárico, glicerol, sorbitol,
entre otros (Cho et al., 2020). A partir de los compuestos plataforma surgen los compuestos de valor agregado, que
poseen aplicaciones específicas y comerciales.
Biocarbón
Como resultado de la pirólisis lenta, ocurre la degradación, descomposición y conversión de la biomasa con la
formación de un producto sólido, que se caracteriza por ser permeable, altamente poroso, aromático, rico en carbono
total y orgánico, así como también posee un contenido de cenizas y humedad (Campos et al., 2020; Gryta et al., 2024;
Khuenkaeo & Tippayawong, 2020; Nie et al., 2021).
Nie et al. (2021) afirmaron que el biocarbón posee grandes áreas superficiales, alta capacidad de intercambio catiónico
y abundantes grupos funcionales que contienen oxígeno. A su vez, Qin et al. (2022) señalaron que el biocarbón tiene
potencial en la gestión ambiental como en el almacenamiento de energía gracias a su alta porosidad, capacidad de
intercambio iónico y es un buen medio absorbente. Además, contribuye a mejorar la fertilidad del suelo, facilita la
remoción de contaminantes y funciona como servidor de nutrientes, promoviendo así el crecimiento y desarrollo
vegetal (Afraz et al., 2024). Panwar et al., (2019) resaltaron que la conversión de residuos agrícolas en biocarbón
podría contribuir al mejoramiento de entre el 6,3 % y el 11,8 % del área de producción agrícola por año, lo que favorece
la recuperación de suelos y la eficiencia productiva de manera sostenible. Mientras que en el estudio realizado
por Mazurek et al., (2024), se afirma que el biocarbón es la gran promesa de adsorción en el tratamiento de aguas
residuales. Los autores coinciden que gracias a su estructura, puede eliminar contaminantes orgánicos e inorgánicos.
Resaltan que el biocarbón es un material que requiere de bajos costos y poca energía para su producción, lo que
representa una ventaja tanto desde el punto de vista ambiental como económico, si bien cada estudio aborda el uso
del biocarbón desde una perspectiva particular, sus hallazgos no se contradicen, sino que se complementan entre sí.
Bioaceite
El bioaceite se caracteriza por un tono marrón oscuro y elevada viscosidad, el bioaceite es un líquido con algunas
partículas sólidas y un aroma penetrante (Gupta & Mondal, 2021). Este producto es apto para ser empleado como
biocombustible en motores de combustión, quemadores, hornos y turbinas de gas. En un principio, este líquido es
inestable, susceptible al envejecimiento y con niveles reducidos de azufre y nitrógeno, lo que demanda un proceso
de mejora para enfrentar estas restricciones y potenciar su eficacia y adaptabilidad (Aboelela et al., 2023; Gupta &
Mondal, 2021; Hu & Gholizadeh, 2019; Lachos-Perez et al., 2023; Srivastava et al., 2020).
Shah et al. (2021) pirolizó cáscara de nuez para obtener bioaceite, determinando que este producto está predominado
por hidrocarburos ligeros, compuestos oxigenados y trazas de compuestos de azufre y nitrógeno. Además, en la
investigación destacan que el bioaceite obtenido produce menos óxidos de nitrógenos, óxidos de azufre y monóxido
de carbono que el diésel en una turbina. Los autores concluyeron que este producto puede ser utilizado en hornos,
como combustible y como lubricante luego de ciertas modificaciones.
Entre los factores que afectan las características y el rendimiento del bioaceite, la temperatura pirolítica tiene una
influencia directa, siendo más altos los rendimientos a temperaturas más elevadas, hasta alcanzar una temperatura
máxima determinada. Zadeh et al., (2020) señalaron que la biomasa también es determinante para el rendimiento
de la obtención del bioaceite, se ha demostrado que un mayor contenido de celulosa en la materia prima mejora el
rendimiento del bioaceite.
Gas pirolítico
La fase de vapor no condenable se denomina gas de síntesis o gas pirolítico, que incluye dióxido de carbono (
CO
2
),
monóxido de carbono (
CO
), hidrógeno (
H
2
), metano (
CH
4
), etano (
C
2
H
6
), etileno (
C
2
H
4
), propano (
C
3
H
8
), óxidos de
azufre (
SO
x
), óxidos de nitrógeno (
N
x
O
y
) y amoniaco (
NH
3
) (Hu & Gholizadeh, 2020; Osman et al., 2023). Estos gases
pirolíticos se pueden clasificar en tres categorías: gases incombustibles, gases combustibles y gases que contienen
nitrógeno (Volpi et al., 2024; Zadeh et al., 2020).
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El gas de síntesis presenta una composición rica en hidrógeno y monóxido de carbono, es por ello que puede
figurar en múltiples aplicaciones. Como lo hacen notar Gupta et al., (2019), su uso potencial se destaca en diversas
tecnologías, como las pilas de combustible y las turbinas de gas, en donde se aprovecha la generación combinada de
calor y electricidad. Igli´nski et al., (2023) mencionan que este gas puede ser empleado en el mismo proceso pirolítico,
debido a que es capaz de cubrir los requisitos energéticos del sistema y ejercer como precalentador del gas inerte,
mejorando la eficacia global del proceso.
Tecnologías y Reactores de Pirólisis:
El reactor es la parte principal de cualquier proceso de pirólisis, siendo denominado como el corazón del proceso
(Yan & Salman, 2023). Existe una amplia variedad de reactores, los cuales pueden ser clasificados según diferentes
criterios, incluyendo la velocidad de calentamiento, el modo de funcionamiento (discontinuo o continuo), el sistema
de calentamiento (directo o indirecto), la presión dentro del reactor y su portabilidad. Su selección es un factor
determinante de la calidad, cantidad y propiedades del producto a obtener (Amenaghawon et al., 2021; Hu &
Gholizadeh, 2019; Slezak et al., 2023).
La elección del reactor adecuado va acorde al tipo de pirólisis, debido a las diferentes condiciones de operación y
características físicas de la materia prima. Además, la elección del reactor indicado favorece a la de-composición
térmica eficiente y la obtención de los productos deseados (Lewandowski et al., 2019; Slezak et al., 2023).
Los reactores utilizados en la pirólisis de residuos cumplen funciones características en el desarrollo del proceso.
Generalmente, el reactor de lecho fijo, utilizado a escala de laboratorio, se distingue por calentar la biomasa a
temperaturas específicas mientras se eliminan los subproductos de la pirólisis con la ayuda de un gas inerte (Igli´nski
et al., 2023; Yan & Salman, 2023). Shah et al., (2021) pirolizaron cáscara de nuez en un reactor de lecho fijo a 550 °C,
con una velocidad de calentamiento de 0,33K/seg y un tamaño de partícula de 0,5–1,5mm, obteniendo bioaceite,
biocarbón y gas en un 44,7 %, 37,6 % y 40,4 % en peso respectivamente.
En cambio, los reactores de tornillo resaltan por su habilidad para garantizar una distribución uniforme de la biomasa
y transferir calor eficazmente por medio de la combinación de biomasa y vapor, alcanzando temperaturas de pirólisis
entre 400 °C y 800 °C (Campuzano et al., 2019; Sharifzadeh et al., 2019; Yan & Salman, 2023).
Al usar vapores sobrecalentados o gas inerte a alta velocidad, los reactores ablativos, facilitan la pirólisis rápida
mediante el calentamiento de la biomasa a través de contacto con una superficie caliente (Sharifzadeh et al., 2019;
Yan & Salman, 2023). Al contrario, los reactores de pirólisis al vacío, operando con material calentado en presencia de
gas, son utilizados para estudiar los cambios termoquímicos (Raza et al., 2021; Slezak et al., 2023).
Por su parte, los reactores de lecho fluidizado burbujeante destacan en la obtención de bioaceite, donde la biomasa se
encuentra con un medio de arena caliente. Los reactores de lecho fluidizado circulante se diferencian de los reactores
de lechos fluidizados burbujeantes por sus tiempos de residencia más breves y velocidades de gas más altas y reciclan
gas para proporcionar el calor necesario (Hu & Gholizadeh, 2019; Raza et al., 2021; Yan & Salman, 2023) Mientras, los
reactores de cono rotatorio inician la pirólisis con alta presión y transferencia de calor, utilizando un cono giratorio
para desplazar las partículas de biomasa y generar productos como bioaceite y biocarbón (Slezak et al., 2023; Yan &
Salman, 2023).
Condiciones de operación óptimas
En el proceso de pirólisis, se han establecido factores esenciales como la temperatura, la velocidad de calentamiento,
el tiempo de permanencia y la utilización de catalizadores. A través del ajuste de estos parámetros se mejora el
proceso y, consecuentemente, los productos que se obtienen.
Temperatura pirolítica
El proceso de pirólisis de biomasa consta de tres rangos de temperatura, cada uno favorece la formación de diferentes
productos específicos. Slezak et al. (2023) indica que el primer rango es de <200 °C, donde se evidencia la evaporación
de agua y sustancias volátiles. A partir de 200 °C hasta los 600 °C se da netamente el proceso pirolítico, donde se
descomponen los compuestos biodegradables y no biodegradables. Finalmente, a más de 600 °C se evidencia el
último rango de temperatura, donde se observa la mayor descomposición de compuestos orgánicos.
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La pirólisis de residuos agrícolas como proceso clave para la generación de compuestos de valor agregados: revisión
de literatura
La temperatura es considerada la variable más importante en la pirólisis debido a la influencia que tiene en la
composición de los productos resultantes. Chen et al. (2022) en un estudio experimental de pirólisis de biomasa
lignocelulósica con temperaturas de 400 y 800 °C, determinaron el efecto de la temperatura en la generación de
productos de pirólisis, obteniendo que en un rango de 450 a 700 °C se da la mayor producción de bioaceite, mientras
que a mayor temperatura se generan más gases. Otros estudios como el de Stegen & Kaparaju (2020) investigaron el
efecto de la temperatura (300-650 °C) sobre la calidad del bioaceite y los rendimientos durante la pirólisis del bagazo
de caña de azúcar. Los resultados mostraron que la temperatura tuvo una profunda influencia en el rendimiento de
los productos de pirólisis y en la calidad del bioaceite. Los análisis de laboratorio reflejaron que el mayor rendimiento
de bioaceite fue 56,6 % en peso y se alcanzó a 500°C, mientras que las cantidades máximas de biocarbón y gas fueron
53,5 % y 32,9 % en peso respectivamente, se obtuvieron a 300 °C, seguidas de 400 °C.
La temperatura también influye en parámetros como la velocidad de las reacciones químicas, el control de la
degradación térmica y la optimización del proceso. El control de la temperatura es importante para evitar la
degradación excesiva de la materia prima y maximizar la eficiencia y rendimiento del proceso, adaptándolo a las
características específicas del material y los objetivos de producción (Al-Rumaihi et al., 2022; Amenaghawon et al.,
2021; Usino et al., 2020; Wang et al., 2022).
Velocidad de calentamiento y tiempo de residencia
La tasa de calentamiento es el principal indicador del tipo de pirólisis (lenta o rápida). Las bajas velocidades
de calentamiento provocan que la materia prima tenga un tiempo de residencia mayor para poder alcanzar la
temperatura a la cual se desea pirolizar (Aboelela et al., 2023). En cuanto a la influencia en la generación de
productos pirolíticos, se ha determinado que las altas tasas de calentamiento incitan la fragmentación, aumentando
el rendimiento del aceite y el gas. Además, las tasas de calentamiento reducidas inician la etapa secundaria de la
pirólisis, promoviendo la generación del biocarbón (Ahmad et al., 2021).
Se ha establecido que la tasa de calentamiento es de 1-100 °C/min en pirólisis lenta, mientras que en pirólisis rápida
se requieren tasas de calentamiento que van de 100-1000 °C/min. La pirólisis flash no está incluida en este parámetro
debido a que las velocidades de calentamiento mayores a 1000 °C/min son difíciles de lograr a escala industrial (Hu
& Gholizadeh, 2019; Slezak et al., 2023). Atakoohi et al., (2023) investigaron el efecto del aumento de la velocidad de
calentamiento (de 5 a 50 K min-1) en huesos de aceituna, encontrando un aumento del 22 % en la producción de
líquido y gas pirolítico, y la disminución del 20% de rendimiento del biocarbón.
Durante la transformación pirolítica, el tiempo también desempeña un papel importante en la distribución de los
productos finales, ya que las variaciones en este parámetro pueden aumentar o disminuir los rendimientos de
producción (Aboelela et al., 2023; Raza et al., 2021). Estudios previos permiten afirmar que períodos más prolongados
aumentan el rendimiento del gas pirolítico, aunque al mismo tiempo reducen de manera significativa el rendimiento
del biocarbón. Investigaciones recientes indican que el mayor rendimiento de carbón se alcanza a una temperatura
de 600 °C durante un periodo de 30 minutos. Sin embargo, este rendimiento disminuyó al aumentar la temperatura a
800 °C durante 60 minutos, lo que favoreció la producción de gases (Amenaghawon et al., 2021; Suresh et al., 2021).
Catalizadores
En el proceso de pirólisis de biomasa se puede hacer uso o no de catalizadores, debido a que cada catalizador ofrece
ventajas y limitations específicas (Bharti et al., 2021). Las zeolitas, óxidos metálicos y metales alcalinos son algunos de
los catalizadores más utilizados (Amenaghawon et al., 2021; W. H. Chen et al., 2024; Margellou et al., 2021) (Tabla 2).
Los catalizadores disminuyen la energía de activación de las reacciones químicas deseadas, de este modo aumenta
su velocidad de forma significativa y, en consecuencia, reducir los tiempos requeridos para que estas se produzcan
(Bharti et al., 2021; Bohlouli & Mahdavian, 2021). Dentro de los beneficios de los agentes catalíticos también destaca
su capacidad para modificar la distribución de productos, aumentando el rendimiento de los compuestos deseados
(Muhammad & Manos, 2021). Generalmente, los catalizadores aumentan el rendimiento del biogás, mejoran la
calidad del bio aceite y reducen la generación de carbón (W. H. Chen et al., 2024).
Aboelela et al. (2023) resaltaron que los catalizadores desempeñan un buen trabajo en la reducción de la formación
de productos no deseados, como el coque y el alquitrán, al catalizar reacciones secundarias que los convierten
en productos más valiosos o al promover su gasificación. De igual forma, destacan que este parámetro también
favorece la viabilidad económica del proceso, debido a que algunos de estos catalizadores pueden ser regenerados y
reutilizados, de esta forma se reducen los costos del catalizador y se afina la sostenibilidad global del proceso.
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Tabla 2. Características de los catalizadores.
Catalizador Características Referencia
Zeolitas
Mejora el rendimiento y calidad del bioaceite
y vapores. Destaca por su intercambio iónico
e hidrataciones/deshidrataciones reversibles.
(Ðang et al., 2021; Nisar et al., 2021; Ong et al.,
2019)
Óxidos metálicos
Tienen una gran cantidad de sitios activos,
por lo que ofrecen una alta actividad
catalítica. Proporcionan una catálisis eficaz
de diferentes reacciones.
(Vasi´c et al., 2020)
Haluros
Pueden ser usados en su forma metálica o
iónica. Los catalizadores de haluros muestran
los mejores resultados.
(Nisar et al., 2021)
Aplicaciones industriales y escalabilidad
La escalabilidad pirolítica permanece en desarrollo constante; sin embargo, es importante resaltar que persisten
desafíos que limitan su establecimiento a nivel industrial (Blasi et al., 2023). A gran escala, se requiere producir de
manera constante y continua grandes volúmenes de los productos deseados, por lo que se demanda de una gran
cantidad de materia prima procesada, del caudal de gas y la energía requerida. Son estos factores los que influyen en
el incremento de los costos de operación y mantenimiento de la planta (Hossain et al., 2024). El procesamiento de
grandes cantidades de residuos también presenta retos logísticos adicionales, como el almacenamiento, transporte
y preparación previa del material , siendo influyente en la eficiencia general del proceso. A nivel mundial, se han
establecido algunas instalaciones de pirólisis dedicadas tanto a la investigación como a la producción a escala
comercial e industrial (Tabla 3). A través de estas plantas piloto y comerciales se demuestra la viabilidad técnica de
la pirólisis de biomasa, aunque su replicabilidad a gran escala aún depende de superar las barreras tecnológicas,
económicas y logísticas mencionadas.
Tabla 3. Plantas de pirólisis que operan en el mundo (Amenaghawon et al., 2021; Glushkov et al., 2021; Hu & Gholizadeh, 2020;
Raza et al., 2021).
Organización Locación Reactor Feed Rate Producto
DynaMotive Canadá Lecho fluidizado burbujeante 400 kg h
−1
Aceite, carbón y gas pirolítico
BTG Malasia Cono giratorio 50 t d
−1
Bioaceite
Ensyn Canadá Lecho fluidizado circulante 100 t d
−1
Bioaceite
Choren Alemania Horno calentado 180 t d
−1
Gas pirolítico
Fortum Finlandia Lecho fluidizado circulante 274 t d
−1
Bioaceite
Anellotech Texas, USA Lecho fluido 500 t d
−1
Combustibles
Otro aspecto crítico en la escalabilidad es la necesidad de mantener la calidad y la estabilidad de los productos
obtenidos, ya que la variabilidad en las características de la biomasa a gran escala puede afectar la reproducibilidad de
los resultados. Esto requiere no solo de un control riguroso de las condiciones de operación (temperatura, velocidad
de calentamiento, tiempo de residencia), sino también de innovaciones en el diseño de reactores que permitan operar
de manera eficiente bajo diferentes condiciones de carga.
Por estos motivos, resulta indispensable realizar evaluaciones tecno económicas detalladas y análisis de ciclo de
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La pirólisis de residuos agrícolas como proceso clave para la generación de compuestos de valor agregados: revisión
de literatura
vida que consideren no sólo la eficiencia del proceso, sino también los impactos ambientales y la sostenibilidad a
largo plazo (Blasi et al., 2023; Venkatramanan et al., 2021). Estas herramientas permiten identificar puntos críticos de
mejora y estrategias para potenciar el balance energético y económico del proceso.
4. Conclusiones
La pirólisis se presenta como una alternativa innovadora en cuanto a la valorización de residuos agrícolas,
proporcionando un método sostenible para la elaboración de materiales con valor ligados a la economía circular. A
pesar de esto, la pirólisis se enfrenta con múltiples retos tanto técnicos como operativos que impactan su desempeño
y eficacia. Uno de ellos radica en los líquidos derivados directamente de pirólisis, que muestran variables negativas
significativas que interfieren en su aplicación a escala industrial, a causa de su elevado contenido de oxígeno y
humedad, escasa estabilidad, una intensa acidez y bajo poder calorífico. Sin embargo, estas restricciones pueden ser
mitigadas mediante el empleo de pretratamientos para mejorar la obtención de productos líquidos o químicos de
gran valor. Los desafíos económicos que enfrentan los productores al querer dar inicio a una planta operativa de
pirólisis, son los costos tan elevados que se necesitan para montar toda una planta pirolítica. Como respuesta a este
problema, aparecen los análisis tecno económicos orientados a las instalaciones de pirólisis, los cuales aportan al
crecimiento y expansión de más plantas de operación; no obstante, se necesita un mayor desarrollo de esta tecnología.
En este estudio se han recopilado y comparado datos experimentales que puedan contribuir a superar los desafíos
que actualmente presenta la pirólisis. Además, se ha determinado que pese a los retos técnicos y financieros que
limitan la implementación de la pirólisis a escala industrial, se prevé que estos desafíos sean vencidos. En este
contexto, la constante investigación y desarrollo de nuevas tecnologías serán piezas fundamentales para fortalecer el
proceso pirolítico de residuos agrícolas, permitiendo un incremento en la escalabilidad y brindando posibilidades
para la sostenibilidad a largo plazo.
5. Conflicto de intereses
El autor declara que no existe ningún conflicto de intereses.
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7. Contribución de Autores
Autor Contribución
Maria Eliceth Rodriguez Alcivar
Recopilación de la bibliografía clave para el artículo, seleccionando los
estudios y artículos más pertinentes. Su contribución principal fue la
redacción, revisión crítica y edición del texto, asegurando que el artículo
estuviera bien estructurado, fuera coherente y tuviera una narrativa fluida.
Joamely Dayana Vinces Martinez
Colaboró en la búsqueda y análisis de la literatura, participando en la
selección de estudios y artículos clave, así como en la identificación de las
fuentes más relevantes para la revisión. También contribuyó a la redacción
del manuscrito, organizando las ideas y presentando los hallazgos de la
literatura revisada.
Michael Anibal Macias Pro
Revisión crítica del artículo en diversas etapas, proporcionando
retroalimentación clave para guiar el trabajo, asegurar su rigor
académico y la calidad del resultado final.
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