Biochar de pulpa de café y resistencia a la compresión de un mortero elaborado en laboratorio en Tabaconas, Cajamarca, 2025

Abstract

El propósito de la investigación fue determinar la influencia de la incorporación de biochar de pulpa de café como reemplazo parcial del cemento Portland sobre la resistencia a la compresión de un mortero elaborado en laboratorio, con el fin de valorizar un residuo agroindustrial y contribuir a la reducción del consumo de cemento convencional. El estudio presentó un enfoque cuantitativo y un diseño experimental, considerando un mortero patrón y porcentajes de reemplazo de 2 %, 4 % y 6 %, elaborados conforme a las normas ASTM C305 y ASTM C109. El biochar se obtuvo mediante pirólisis controlada de pulpa de café proveniente de Tabaconas, Cajamarca, seguida de procesos de molienda y tamizado para obtener una granulometría adecuada para su incorporación en la matriz cementicia. La caracterización química mediante fluorescencia de rayos X (XRF) evidenció la presencia predominante de Si, Ca, K y Fe, indicando la formación de compuestos potencialmente compatibles con los productos de hidratación del cemento. Asimismo, el análisis por espectroscopia infrarroja por transformada de Fourier (FTIR) permitió identificar grupos funcionales e interacciones químicas asociadas a la formación de fases hidratadas y carbonatadas dentro de la matriz del mortero. Los resultados de resistencia a la compresión mostraron que la mezcla con 4 % de biochar alcanzó el mejor desempeño mecánico, registrando una resistencia de 19.97 MPa a los 28 días de curado, mientras que el incremento del reemplazo hasta 6 % produjo una disminución de la resistencia a 16.93 MPa. El análisis estadístico evidenció diferencias significativas entre las resistencias obtenidas a los 7 y 28 días de curado para las dosificaciones de 2 %, 4 % y 6 % de biochar (p < 0.0001), confirmando la influencia del tiempo de curado sobre el desarrollo de la resistencia mecánica. Este comportamiento se relaciona con el efecto del biochar como material de relleno dentro de la matriz cementicia; sin embargo, contenidos elevados pueden incrementar la porosidad y afectar negativamente el desempeño mecánico. Se concluye que la incorporación de 4 % de biochar de pulpa de café constituye la dosificación óptima para mejorar la resistencia a la compresión del mortero estudiado, demostrando el potencial de este residuo agroindustrial como material suplementario en aplicaciones cementicias y aportando una alternativa sostenible para el sector de la construcción.