Evaluation of tropical bamboo species with potential as a renewable source for charcoal

Abstract

This research investigated the use of bamboo as a highly renewable primary material for charcoal production. Bamboo (Bambusaea) is an efficient, accessible and economical resource that can meet the demand for fuel and provide added income while mitigating land ecosystem damaged. Bamboo charcoal has been tested and proven to be a viable biomass in many countries for domestic use and commercial applications. The potential to develop bamboo charcoal in Haiti, where over 85% of the population relies on biomass energy for domestic uses was explored. This research sourced samples of 19 tropical bamboo species maintained at USDA-ARS Tropical Agricultural Research Station (TARS) in Mayagüez, Puerto Rico, to measure its calorific value. Three tree wood species, Caoba, (Swietenia Mahogany), Mango, (Mangifera indica), and Ucar (Bucida buceras) were tested to compare its calorific value. For each bamboo and tree species, three replications were prepared in raw form (air dried or oven dried, but not carbonized), and three replications were carbonized to produce charcoal. Carbonization was performed in a metal can, fueled by propane, at a peak temperature of 500oC. Calorific value for each raw and charcoal sample was determined using the IKA Oxygen Bomb Calorimeter. The mean results showed that bamboo charcoal has higher calorific value range than raw bamboo wood (25.92MJ/kg vs 17.97MJ/kg), and also has similar calorific value to tree wood charcoal (25.92MJ/kg vs 26.78MJ/kg). Raw bamboo also has similar calorific value as raw tree wood (17.97MJ/kg vs 17.26MJ/kg). The research also determined that calorific value is not related to wall thickness. These results, which show similar capacities for bamboo and tree wood, has potential to sustainably impact the local environment, because charcoal producers can explore the use of bamboo as a viable alternative to tree wood. Finally, through conversations with local charcoal producers in Haiti, this research reveals a consciousness of the negative environmental impacts of using trees for charcoal, and a willingness to experiment with bamboo as an alternative.

Este estudio investigó el uso del bambú como material primario altamente renovable para la producción de carbón vegetal. Bambú (Bambusaea) es un recurso eficiente, accesible y económico que puede satisfacer la demanda de combustible y proporcionar ingresos adicionales a la vez que mitiga el ecosistema terrestre dañado. El carbón de bambú ha sido probado y probado como una biomasa viable en muchos países para uso doméstico y aplicaciones comerciales. Se exploró el potencial para desarrollar carbón de bambú en Haití, donde más del 85% de la población depende de la energía de biomasa para uso doméstico. Esta investigación obtuvo muestras de 19 especies de bambú tropical mantenidas en la Estación de Investigación Agrícola Tropical (TARS) USDA-ARS en Mayagüez, Puerto Rico, para medir su poder calorífico. Se probaron tres especies de madera de árbol, Caoba, (Swietenia Mahogany), Mango, (Mangifera indica) y Ucar (Bucida buceras) para comparar su poder calorífico. Para cada especie de bambú y árbol, se prepararon tres réplicas en forma cruda (secadas al aire o secadas al horno, pero no carbonizadas), y tres repeticiones fueron carbonizadas para producir carbón. La carbonización se realizó en una lata de metal, alimentada por propano, a una temperatura máxima de 500 °C. El valor calorífico para cada muestra cruda y de carbón se determinó usando el Calorímetro de Oxígeno de Bombas IKA. Los resultados promedios mostraron que el carbón de bambú tiene un rango de poder calorífico mayor que la madera de bambú sin procesar (25.92 MJ/kg vs. 17.97 MJ/kg) y también tiene un poder calorífico similar al del carbón de árbol (25.92 MJ/kg vs. 26.78 MJ/kg). El bambú crudo también tiene un poder calorífico similar al de la madera de árbol sin procesar (17,97 MJ/kg frente a 17,26 MJ/kg). La investigación también determinó que el poder calorífico no está relacionado con el grosor de la especie del bambú. Estos resultados, que muestran capacidades similares para el bambú y la madera de árboles, tienen el potencial de afectar de manera sostenible el medio ambiente local, porque los productores de carbón pueden explorar el uso del bambú como una alternativa viable a la madera de los árboles. Finalmente, a través de conversaciones con productores locales de carbón en Haití, esta investigación revela una conciencia de los impactos ambientales negativos del uso de árboles para el carbón, y la voluntad de experimentar con el bambú como alternativa. Palabras clave Bambú, valor calórico, grosor del culmo, alcance comunitario.